火炸药聚能磁流体发电的高功率脉冲特种能源技术
批准号:
52076214
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张万君
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源转化利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张万君
中文摘要
火炸药资源化利用及高能武器供电技术,一直鲜见突破。项目联合中科院等部门,以原创发电新概念、新原理,首创火炸药聚能磁流体发电(MHD)的高功率脉冲特种能源技术,由火药聚能发电和炸药聚能发电技术应用构成:. 一是开创火药聚能固态金属MHD特种能源技术,将消音器、制退器等枪、炮发射装置,用高T磁体特殊设计成MHD通道,使火药聚能推进的金属弹丸和等离子体高速穿过,切割磁力线,同步开发瞬时百千瓦级以上的高功率脉冲源,国际上未见研究。.拟以火药燃烧理论构建固态金属MHD数学模型,用微元和显式动力学仿真设计发电工质、通道;以磁流体动力学数值模拟、解析MHD通道,研究发电机理、性能影响因素及变化规律,开展原理实验验证。.二是物化No.51677192炸药聚能准液态金属MHD技术应用,将其今年结题的理论研究成果,拓展用于典型常规弹丸,开发高能武器的高功率、弹载供电平台,开展发电原理的靶场试验研究。
英文摘要
The resource utilization of gunpowder and explosives and the power supply technology of high-energy weapons have been rarely broken out. Combined with Chinese Academy of Sciences (CAS) and other departments, this program originate the new concept and principle of power generation, initiate the high-power pulse special energy technology of power generation by shaped charge metal MHD, which is composed of two parts of the first power generation technology and application..First, we initiate the special energy technology of shaped charge solidity metal MHD, when passes through the MHD channel such as the suppressor or muzzle brake which specially made by the high T magnets, the projectile propelled by shaped charge cuts the magnetic line, and generates the high-power pulse of hundred-Kilowatt Class. Until now, we didn’t find such technology all over the world. .We suppose to use the theory of combustion of gunpowder to structure mathematical model of solidity metal MHD, simulates the electrical quality and channel by finite-element method and Explicit Dynamics. Then we use the numerical simulation method to analysis the MHD channel by the magnetic hydrodynamics, and study the principle of the generation, the property effect factor and variable law. After that, we prepare to have a proof-of-principle..Second, we suppose to materialize the explosive quasi-liquid metal MHD technology of the NSFC-51677192 result ended this year, develop the research to some typical normal projectile, and build the powered platforms of high mobility and loaded by projectile, then conduct the experimental study on the shooting range for generation principally.
项目以首次着眼资源化利用火药燃能发电、开发特种高功率脉冲新能源、突破解决高能武器供电难题等核心技术为三位一体的研究理念,首创火药燃能MHD高功率脉冲特种能源技术。.即用高T磁体协同设计枪炮膛口消音器或制退器,兼作MHD发电通道,在火药燃能推进膛内金属弹丸和等离子体高速穿过时,切割通道磁力线,同步开创瞬时KW、MW级高功率脉冲新能源技术,可为高能武器供电探索一条新途径。.实际上,项目在枪炮正常射击时,资源化利用大量耗损的火药能源,同步开创火药燃能的金属弹丸MHD+等离子体MHD两种新型发电模式,构成火药燃能MHD发电技术研究体系,定义相关发电新概念、新理论和研究方法。.技术上,首次提出火药燃能MHD发电新方法,首次以弹丸与等离子体为工作介质,以磁体制退器为发电通道,以高磁雷诺数下磁流体动力学解析和控制发电通道流场,构建火药燃能MHD技术研究体系,提出从理论、仿真到验证皆与弹药协同设计原则,系统研究发电性能、影响因素及变化规律;首创火药燃能MHD发电新原理,以流体动力学、电磁场和SAHA方程构建高维复杂的多场耦合发电机数学模型,提出二次开发Fluent MHD,以数值模拟与微元分析,揭示发电过程的多动力、多场耦合控制及解耦解算等作用机制。.得到了火药燃气推动的发电系统流场、电磁场特性及制退器制退效果,仿真成果表明:典型的Φ5.8mm、Φ105mm口径MHD发电机,56.7μΩ、0.25μΩ负载的峰值发电功率分别为233kW、1.18GW,制退器效率约20%。再结合枪炮消音器或制退器构型,协同设计火药燃能MHD发电原理样机,以燃爆激波管试验系统,能对等离子体MHD模式进行发电实验,实测0.4Ω负载的峰值发电功率12.1kW,验证了火药燃能等离子体MHD发电可行性。.为进一步开发燃能MHD发电新能源,开发高能武器的高功率、机动供电应用平台奠定技术基础。
破甲弹爆炸准液态金属磁流体发电的高功率脉冲电源研究
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批准号:51677192
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张万君
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依托单位:
导弹微动特性的多分辨局瞬信号解析提取及其应用
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批准号:61174219
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张万君
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依托单位:
国内基金
海外基金