Математическая модель Т-слоя, взаимодействующего с потоком неэлектропроводного газа в МГД-канале

• Автор: Овчинников, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 168 c. : ил

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Глава II. ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МГД-ГЕНЕРАТОРА С Т-СЛОЕМ
§ I. Постановка задачи и вывод основных уравнений
1. Переход к безразмерным параметрам
2. Степень преобразования тепловой энергии в электрическую для МГД-генератора с Т-слоем
§ 2. Адиабатическое формирование структуры Т-слоя
§ 3. Влияние диссипации энергии в Т-слое на работу
МГД-генератора
§ 4. Результаты применения локального анализа
Глава III. ФОРМИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОГО САМОПОДДЕРШВАЮЩЕГОСЯ
ТОКОВОГО СЛОЯ В КАНАЛЕ МГД-ГЕНЕРАТОРА
§ I. Алгоритм численного решения системы уравнений,
описывающей динамику распределения параметров в
токовом слое
§ 2. Формирование стабилизированной структуры Т-слоя
из начальной плазменной неоднородности в потоке непроводящего газа
1. Стабилизированная структура Т-слоя в продуктах воздушной газификации угля без легкоионизируго-щейся присадки
2. Стабилизированная структура Т-слоя в воздухе
§ 3. Краткие выводы

Глава IV. КОЩЕВОЙ ЭФФЕКТ В МГД-ГЕНЕРАТОРЕ С Т-СЛОЕМ
§ I. Математическая формулировка задачи
§ 2. Алгоритм численного решения системы уравнений
магнитной газодинамики
1. Группа уравнений газовой динамики
2. Уравнение, определяющее распределение электрического поля
3. Совместное решение уравнений газовой динамики с уравнением, описывающим распределение электрического поля
§ 3. Результаты численного расчета задачи о концевом
эффекте в МГД-генераторе с Т-слоем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Вычисление нулевого и первого приближения температуры и давления. Соотношение для расчета критического параметра
2. Устойчивость численного метода расчета системы нелинейных уравнений, описывающих динамику формирования структуры Т-слоя
ИЛЛЮСТРАЦИИ

Повышение цен на топливо как на международном рынке, так и в нашей стране, стимулировало исследования по созданию новых энергетических систем, где дополнительные капитальные затраты оправданы повышением коэффициента полезного действия (КПД),т.е. экономией топлива.
На тепловых электростанциях (ТХ) в настоящее время вырабатывается до 90 % электроэнергии и достигнуто практически предельное значение КПД (около 40 %) / I /. Ограничение по росту КПД становится понятным, если его записать в виде
Va ~ V * V ^ГД6 ” П0Казатель совершенства
данной машины, 7? = /7 - Т • ) / Т
Ск ( ' ъох I rmnj/ ' гпах
цикла Карно), и посмотреть какими могут быть максимальные знаОснова ТЭС - паротурбинная установка доводилась до современного уровня примерно 100 лет. В начале века для получения на ней I КВт/ч сжигалось более I килограмма угля, сейчас же сжигается 330 граммов. За этот срок для установки довели почти до 0,6 , и дальнейшее ее совершенствование практически достигло предела. Поэтому, для того, чтобы повышать ^ , нужно идти по пути увеличения 2* » т*е* повышать температуру рабочего тела.
Максимальная температура пара в паровой турбине достигает около 900 К и соответствующий КПД цикла Карно составляет величину примерно 0,66. Температуру рабочего тела можно увеличить, применяя газовую турбину в сочетании с паровой турбиной,но в этом случае также существует ограничение по следующей причине.
В движущихся частях газовой турбины действуют значительные динамические напряжения, поэтому их термостойкость не превышает 1100 К 43 %), и дальнейшее повышение температуры воз-

тойчивых режимов работы генератора, т.е. расчет критического
параметра / по соотношению (2.78) совместно с (2.54,2.67,

2.72-2.74, 2.79).
Для определенности рассмотрим режимы с Р00=1 МПа, Т00= =3*10%, В0 =2 Т. Параметры Т-слоя в первом случае выберем Т^нЛс, ф,=3‘103 (Ом-м)"1, (5^ =0,25 м, во втором Тс*8»КЙС,
00 = Ю3 (Ом-м)"1, $=0,78 м. Тогда,/|/=1,6,^=1, для первого
случая /7=4, У =8,8* КГ3, для второго /7=8, У =1,8•10"*.
*-оо
Пусть исследуемые режимы отличаются различной степенью расширения канала, для которых число Маха М0 имеет соответственно значения 1,5, 2,0, 2,5, 3,0. Параметр нагрузки при этом будет меняться в диапазоне 0 К < I. Во всех режимах начальный профиль температуры считается однородным. После установления баланса сил этот профиль деформируется, распределение давления и плотности меняется и »соответственно, изменяется линейный размер Т-слоя.
Характерные профили распределения температуры приведем на рис.2.7. Выгнутый профиль соответствует начальной температуре в Т-слое ТС=Ю4 К, /?=/£= 4. Вогнутый соответствует ТС=8*Ю3К, /?=/?.= 8. В обоих случаях параметр нагрузки имеет величину К=0,5, число Маха потока М0 =1,5. Выгнутый профиль также свидетельствует о том, что основная масса газа в Т-слое подверглась сжатию, и,наоборот, при вогнутом - основная часть Т-слоя расширяется.
Это видно при сравнении размеров Т-слоя до и после установления баланса сил (см.рис.2.7). Изменение размеров наблюдается при всех значениях параметра нагрузки и чисел Маха (см.рис.2.8).
То, что профили имеют различный характер, говорит о различии знаков при второй производной температуры по координате. Можно в диапазоне/^, указать значение /^= 1/(^ -1),для