基于磁流体动力学的流体动量环的优化设计和数值仿真

发布时间：2021-11-22 07:09

　　研究了基于磁流体动力学的卫星调姿用动量环中的基础问题。针对直流式的磁流环,基于电磁学原理和流体相关经验公式,进行了相关性能参数的公式推导。提出了两种电磁结构布局方案,分别利用粒子群算法进行了尺寸优化。根据上述优化结果,择优选择了轴向磁场方案,并进行了CFD仿真,分析了流场分布情况以及调姿性能,为课题后续工作提供了基础。 

【文章来源】：机械设计与研究. 2020,36(06)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

单轴调姿机构示意图

2.2 直流式磁流环原理本项目采用传导式电磁驱动磁流体方案。磁流体动力学(magnetohydrodynamics)是研究导电流体在磁场下行为的物理学分支,这里的导电流体主要包括等离子体、液态金属、电解质,此时便称为磁流体。电磁驱动相比于机械泵驱动,真正意义上的无运动的机械结构,稳定性、可靠性高,但是控制相对复杂。

磁流体驱动基本原理:磁场中的电流(运动电荷)会受到安培力(洛伦兹力),进而产生驱动作用。磁流体驱动方式可以分为直流式(直流式磁流环如图1)和交流式。直流式所用电源为低压直流而交流式需要三相交流电源,卫星上获取不方便。直流式采用永磁体产生磁场,交流式利用三相交流电源感生旋转磁场。直流式也称为传导式或电导式,基本原理示意图可表示如图3所示。利用正交的磁场和电场所产生的安培力推动磁流体流动。磁通密度和电流密度的矢积决定了作用在液体金属体积元上的力:

【参考文献】：
期刊论文
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[3]机械结构分层优化技术研究进展[J]. 白羽,张艳岗,董懿,宋智文,郝贤.  机械设计与研究. 2020(01)
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本文编号：3511188