安静型超导磁流体管道循环泵水动力性能CFD分析

摘要

安静型超导磁流体管道循环泵属磁流体推进类的一种推进系统，它是在超导磁流体管道泵内加入绝缘的螺旋面形成的。本研究采用电磁场和流场耦合的三维数值方法模拟了安静型超导磁流体管道循环泵内的定常流动。泵内流场的模拟采用RANS方程，电磁场对流场的影响通过对流体施加电磁力来体现。通过变化泵内螺旋面的螺距比、螺旋面的个数以及设置或不设置进口导流面等操作，对泵的性能进行了比较分析，发现在给定的要求下，螺距比约为1、双叶片(2个螺旋面)且设置进口导流面的泵结构是最优的。此外，本研究还推导了超导磁流体管道循环泵的相似关系，并运用相似关系对超导磁流体管道循环泵的水动力性能进行了全面分析，总结出了扬程、流量和电流等物理量之间的相互关系。通过本研究，初步实现了超导磁流体管道循环泵的结构设计和性能预测，为进一步研发实用化的超导磁流体管道循环泵提供了理论依据。