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目录1

第一章 绪论1

第二章 理论 J．雷德尔6

2.1 导电气体的基本流动方程式6

2.1.1 磁流体动力学的一般方程式6

2.1.2 欧姆定律9

2.1.3 一维流动方程式10

2.1.3.1 质量、动量和焓诸通量的定义12

2.1.3.2 诸通量的轴向变化14

2.1.3.3 平均值的显式公式18

2.1.3.4 一维流动方程式19

2.1.3.5 平均值与轴向值之间的简单关系20

2.1.4 “平均”欧姆定律22

2.2 工质性能的计算29

2.2.1 等离子体成分的确定29

2.2.1.1 概论29

2.2.1.2 理想气体混合物的平衡常数法31

定义35

2.2.1.3 关于燃烧前燃料-氧化剂混合物成分的35

2.2.2 热力学函数的计算37

2.2.3 燃烧温度的计算40

2.2.4 电导率的计算42

2.2.4.1 微弱电离等离子体的电导率43

2.2.4.2 用平均碰撞截面表示的电导率44

2.2.4.3 按Frost近似方法计算的电导率49

2.2.5 粘性和热传导率的计算51

2.3.1 反应方程式和反应能55

2.3 关于典型的添加钾种子的燃烧等离子体的数据和工质性能55

2.3.2 零温焓Hoi56

2.3.3 电子和重粒子之间动量传输的碰撞截面57

2.3.4 专用的数值结果62

2.3.4.1 摩尔百分数，热力学函数，莫理尔图，燃62

烧温度62

2.3.4.2 粘性，导热率和普朗特数73

2.3.4.3 电导率和碰撞频率76

2.4 边界层的论述81

2.4.1 从层流到湍流的过渡82

型83

2.4.2 湍流气动力学平板流的vx和T的边界层分布83

2.4.3 贴近壁面的湍流气动力学边界层的“精细结88

构”88

2.4.4 壁上剪应力τw的计算91

2.4.5 壁的热损失的计算95

2.4.6 各种“亏损厚度”的计算101

2.4.7 变自由流速度对边界层的影响102

2.4.8 壁的粗糙度的影响104

2.4.9 有效电极电压降Ue106

2.4.10 磁流体动力学效应对边界层的影响110

第三章 磁流体发电机系统的设计……………………113

R．宾德，J．雷德尔113

3.1 燃烧效率对电输出功率影响的估计113

3.2 磁流体发电机的数值计算118

3.2.1 燃烧计算118

3.2.2 在燃烧室和拉伐尔喷管中膨胀的计算119

3.2.3 磁流体通道中流动的计算120

3.2.3.1 方程组的数值解122

3.2.3.2 积分误差检验和精度124

3.2.3.3 结果的说明126

3.3 设计准则和边界条件135

3.4 发电成本的计算138

3.4.1 设备费用139

3.4.1.1 燃烧系统139

3.4.1.2 磁流体发电机通道141

3.4.1.3 超导磁体142

3.4.1.4 逆变器系统144

3.4.1.5 排气系统144

3.4.1.6 电厂的厂房和设备147

3.4.2 总发电成本148

3.5 设计参数对运行可靠性和发电成本的影响149

3.5.1 通道扩散度的影响151

3.5.2 通道中等位面倾斜角的影响153

3.5.3 通道入口马赫数的影响155

3.5.4 磁感应强度的影响155

3.5.5 通道和磁场长度的影响159

3.6 最低发电成本的设计159

4.1.1 总述166

4.1.2 推进剂166

第四章 技术问题 H．蒙滕布鲁克166

4.1 燃烧系统166

4.1.2.1 固体燃料固体氧化剂167

4.1.2.2 混合系统169

4.1.2.3 液体燃料-液体氧化剂170

4.1.2.4 液体-气体和气体-气体系统173

4.1.2.5 添加种子173

4.1.3 燃烧器的设计173

4.1.4 喷管的设计175

4.1.6 燃烧系统的试验177

4.1.5 供给系统177

4.2 磁流体通道178

4.2.1 工作原理：法拉第、霍耳或斜壁通道179

4.2.2 设计原则：冷壁、半热壁或热壁通道180

4.2.3 通道的设计特点182

4.2.3.1 通道壁的击穿强度182

4.2.3.2 由加热引起的通道膨胀183

4.2.3.3 磁流体通道的壁厚191

4.2.3.4 集流电极问题195

4.2.3.5 磁流体通道的振动试验197

4.3 磁流体发电机的磁体201

4.3.1 条件201

4.3.2 导体的选择202

4.3.3 绕组的几何形状和概念204

4.3.4 铁屏蔽207

4.3.5 磁场和力的分布209

4.3.6 设计214

4.3.7 猝灭性能216

4.3.8 热损失和致冷系统218

4.3.9 电系统219

4.3.10 小结220

4.4 其他部件221

4.4.1 扩散段和排气系统221

4.4.2 逆变器系统223

第五章 试验研究………………………………………226

G．杰克尔，R．福尔克，H．蒙滕布鲁克226

5.1 试验装置226

5.1.1 燃烧系统227

5.1.2 磁流体通道229

5.1.3 鞍型线圈磁体232

5.1.4 排气的处理233

5.1.5 数据的采集233

5.2 测量方法和问题234

5.2.1 概述234

5.2.2 压力235

5.2.3 气体温度236

5.2.4 进入通道壁的热流246

5.2.5 流速247

5.2.6 电导率249

5.3 试验结果251

5.3.1 决定通道入口流动变量数值的参数252

5.3.1.1 种子比252

5.3.1.2 氧-燃料比253

5.3.1.3 燃烧室压力255

5.3.1.4 燃烧效率256

5.3.2 通道中的边界层效应259

5.3.3 没有磁流体动力学相互作用时沿通道的流动参数和电导率的分布263

5.3.4 有磁流体动力学相互作用时通道中流动参数的分布267

5.3.5 磁流体发电机的电特性275

5.3.6 短路效应283

5.3.7 电极电压降的讨论288

5.3.8 燃烧效率对发电机性能的影响295

5.3.9 波动302

第六章 燃料-氧燃烧磁流体发电机的应用…………308

R．宾德，H．蒙滕布鲁克308

6.1 磁流体发电机的特点308

6.2 发电成本309

6.2.1 假定309

6.2.2 设备费用310

6.2.3 总发电成本311

6.3 作为备用机组的磁流体发电机312

6.3.1 关于备用电源的一些评论312

6.3.2 作短期备用电源的现实可能性315

6.3.3 以磁流体发电机作备用电源的规定316

6.4 作核电站的紧急备用电源的磁流体发电机319

6.5 作等离子体实验电源用的磁流体发电机320

6.5.1 对大型等离子体实验电源的要求320

6.5.2 磁流体发电机的适用范围322

第七章 结束语324

参考文献328