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电磁流体表面推进机理与效果分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O53[理学—等离子体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]南京理工大学瞬态物理重点实验室,南京210094
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10572061); 南京理工大学科研发展基金(批准号:XKF09058)资助的课题
中文摘要:

电磁流体表面推进是在推进单元周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的.基于电磁场和流体力学的基本控制方程,采用有限体积法对电磁流体表面推进的效果进行了数值模拟研究,分析了在不同姿态(攻角)和不同电磁体积力的作用下,航行器周围流场结构的变化规律和推力的变化特点.研究结果表明:沿航行器表面分布的电磁体积力可以有效地改变流体边界层的结构,并能向流体边界层传输动量与能量,从而使航行器获得所需的推力.流体对航行器的黏性阻力和压差阻力的影响随作用参数的增大而减弱,且推力系数和作用参数的关系渐由非线性趋于线性,航行器所获得的推力大小主要取决于电磁体积力的强度.在航行器有攻角运行的情况下,电磁流体表面推进方式还能有效地提升航行器的升力.因此,将航行器表面设计为推进单元的工作面,对航行器整体结构的优化设计和推进效率的提高有一定意义.

英文摘要:

The electromagnetic hydrodynamics(EMHD) propulsion by surface is performed through the reaction of electromagnetic body force,which is induced in conductive flow fluid (such as seawater,plasma and so on) around the propulsion unit.Based on the basic governing equations of electromagnetic field and hydrodynamics,by numerical simulations obtained by the finite volume method,the characteristics of flow field structures near the navigating and the strength variation of propulsion force are investigated at varying positions (the angle of attack).The results show that surface electromagnetic body force can modify the structure and the input energy of flow boundary layer,which enables the navigation to obtain the thrust.With the increase of interaction parameter the effect of viscous resistance and pressure drag to navigating decrease and the nonlinear relationship between propulsion coefficient and interaction parameter tends to be linear gradually.The strength of propulsion force depends mainly on the electromagnetic body force.The lift force can be improved effectively through the EMHD propulsion by surface at an angle of attack for navigating.The navigating surface can be designed as working space of propulsion units,which is of certain significance for optimizing the whole struction and improving the efficiency.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876