332 深空探测学报 2018年 面的线圈 磁场方向 霍尔电流 法拉第电流 下面的线圈 工质 (a)结构 (b)电流 图1盘式发电机结构与电流流向分布 Fig. 1 Structure of disk type MHD generator and distribution current 负载 (a)结构 (b)实验研究 图2扩张通道霍尔型发电结构及其实验结果 Fig. 2 Divergent channel of Hall type MHD generation and its experimental results 性能, Murakami等通过研究盘式通道电极间的4种壁用凸面扩张通道时,边界层抑制作用要比其他3种壁 面形状(凹面扩张通道、线性扩张通道、凸面扩张通面形状强,发电机性能最好(如图3所示)。Liυ berati 道、高曲率凸面扩张通道)对发电性能的影响发现 等也获得同样的结果。 流速/(ms-) (a)凹面扩张通道 (b)线性扩张通道 (c)凸面扩张通道 (d)高曲率凸面扩张通道 图34种盘式电极间壁面形状 Fig 3 4 types of wall shape between electrodes 如图4所示,增加导流叶片可以减少发电段的入 发电通道扩张角过大,则不利于提高发电机的等 口损失,从而提高了发电机的输出功率和焓提取率;熵效率和焓提取率,因此采用小的扩张角是适宜的叫 当导流叶片旋转比率(S=U/Ur,U为切向速度, Murakami等在传统盘式发电机的阴阳极之间增加 U为径向速度)为1时,输出功率最大:采用导电导中间电极,将发电机分成上游和下游两个区域,形成 流叶片时,导流叶片区域的电子温度要高于采用绝缘 个二负载的盘式等离子体发电机(图5),其研究结 导流叶片的,但是发电机性能并无多大的变化門。 果表明,当上游负载大于或等于下游负载时,发生器性能，Murakami[4]等通过研究盘式通道电极间的4种壁 面形状（凹面扩张通道、线性扩张通道、凸面扩张通 道、高曲率凸面扩张通道）对发电性能的影响发现， 采用凸面扩张通道时，边界层抑制作用要比其他3种壁 面形状强，发电机性能最好（如图 3所示）。Liberati[5] 等也获得同样的结果。 如图 4所示，增加导流叶片可以减少发电段的入 口损失，从而提高了发电机的输出功率和焓提取率[6]； 当导流叶片旋转比率（S= Uθ /Ur，Uθ为切向速度， Ur为径向速度）为1时，输出功率最大[7]；采用导电导 流叶片时，导流叶片区域的电子温度要高于采用绝缘 导流叶片的，但是发电机性能并无多大的变化[8]。 发电通道扩张角过大，则不利于提高发电机的等 熵效率和焓提取率，因此采用小的扩张角是适宜的[9]。 Murakami[10]等在传统盘式发电机的阴阳极之间增加一 中间电极，将发电机分成上游和下游两个区域，形成 一个二负载的盘式等离子体发电机（图5），其研究结 果表明，当上游负载大于或等于下游负载时，发生器 （a）结构 （b）电流 工质 工质 工质 法拉第电流 磁场方向 霍尔电流 霍尔电流 下面的线圈 流出 流入 上面的线圈 r z θ Jθ Ur B 图 1 盘式发电机结构与电流流向分布 Fig. 1 Structure of disk type MHD generator and distribution current （a）结构 （b）实验研究 阳极 阴极 负载 图 2 扩张通道霍尔型发电结构及其实验结果 Fig. 2 Divergent channel of Hall type MHD generation and its experimental results （a）凹面扩张通道 （b）线性扩张通道 （c）凸面扩张通道 （d）高曲率凸面扩张通道 阳极 阴极 流速/（m·s−1） 0 600 1 200 高度/mm 10 0 −10 高度/mm 10 0 −10 高度/mm 10 0 −10 高度/mm 10 0 −10 图 3 4种盘式电极间壁面形状 Fig. 3 4 types of wall shape between electrodes 332 深空探测学报 2018年