超导电磁泵循环火箭发动机氢氧燃气磁流体发电特性研究

本项目以液氢液氧推进剂的超导电磁泵循环火箭发动机为应用对象，对氢氧燃气的磁流体发电特性进行理论和实验研究。以往的磁流体发电的研究大都针对固体火箭发动机和燃煤燃气驱动的磁流体发电机，氢氧燃气的磁流体发电尚未见到研究报道。而氢氧燃气磁流体发电是超导电磁泵循环发动机工作过程的两个关键环节之一。.本项目中将就如下一些问题进行研究：建立气态氢-液态氧-固态铯盐超细粉末的三相燃烧流动模型，进行掺入了电离种子的氢氧燃烧流动过程研究；在燃烧流动研究的基础上，通过理论计算和试验相结合的方法进行氢氧燃气电导率的研究和计算；建立发动机内氢氧燃气磁流体发电过程中的磁-电-流场耦合模型，分析氢氧燃气磁流体发电过程中各因素和磁流体发电功率密度之间的关系，并评估磁流体发电过程对发动机内流场和发动机性能的影响。本项目的研究将为超导电磁泵循环发动机磁流体发电环节的研究和设计提供重要的理论依据。

超导电磁泵循环系统是把高温超导技术和磁流体发电技术应用在火箭发动机的系统中，建立起来的一种全新的循环系统。该系统方案由国内首次提出，相比于目前的火箭发动机循环系统，具有诸多优点，应用前景广阔。目前国内外对于磁流体发电技术的研究都集中在燃煤磁流体发电和固体推进剂火箭发动机磁流体发电上，针对液体火箭发动机的研究尚为空白。.研究对氢氧火箭发动机磁流体发电燃气电离过程进行了初步的研究。建立了一种燃气电离模型，在此基础上编写了燃气电离平衡组分计算程序，并计算了磁流体发电的重要参数—燃气电导率。通过对比不同条件下燃气的电导率，得到最佳种子加入方案。.研究就氢氧燃气磁流体发电实验装置提出了几种方案，利用SolidWorks三维建模工具进行了实验装置的零部件设计。针对实验装置中的电磁体系统的几种结构方案，利用ANSYS数值分析软件进行三维电磁场的模拟分析，选出合理的磁体结构方案，并通过不同参数的对比，找出影响氢氧燃气磁流体发电装置发电通道内磁感应强度大小和磁场均匀性的参数，从而确定电磁铁的最佳参数，同时也为以后氢氧燃气磁流体发电装置的研究提供了一定参考。