磁动力船模型建立西北工业大学自动化学院电气工程及其自动化专业论文摘要：原理公式：F= BID式子中的F表示电磁力，也就是推动船前进的力，I为电流强度，B为磁通量密度，D电极 间距离由式子可知当B 一定得时候，推动船前进的力F与电流I成正比，从而对速度有很好的控制， 并且瞬间所爆发出来强力量也成为可能的计算与一定浓度的电解质溶液的电导率k有关 关键词:磁动力，船，流体，离子浓度1. 磁动力船的应用原理及背景简述：当今几乎所有的船舶都沿用19 世纪中期以来的螺旋桨推进原理装置，可以说螺 旋桨一直在船舶推进装置中占主导地位，虽然还有其他的推进方式如喷水推进器 但他们应用范围很窄，动摇不了螺旋桨的统治地位螺旋桨是指靠桨叶在空气中 旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置或有两个或较多的叶与毂相连，叶的 向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种船用推进器但是在一个多世纪的应用 的过程中人们发现了螺旋桨推进原理装置的许多缺点，有些是不改革就难于克服 的早在 20世纪 60 年代，造船专家们就想改进螺旋桨推进方式了螺旋桨推进 原理装置的缺点有：① 、效率不咼；当它旋转工作时，既使水向后方平流，从而做了有用的功；又使水旋转，从 而做了无用的功。
所以它的效率最咼只有70%，即能量有 30%是白白消耗了对 于军舰，其效率更低，只有 50%左右② 、产生振动和噪声；咼速旋转时，由于离心作用，会从水中析出大量咼压气泡附在桨叶上，在低压 区气泡爆炸，导致振动和噪声加剧，并损坏桨叶（称为“气蚀”）严重的可使船 体尾部结构以至全部结构破坏对于军舰，噪声带来的后果更为严重③ 、螺旋桨及与其配套的减速齿轮的尺寸都不能过大，这就限制了所用主机的功 率（不能过咼），也就限制了舰船的航速磁动力船的的基本原理工作原理简单地说就是利用电磁线圈作用于海水形成 喷射推进当海水流过推进器时，被正负电极所电离而强有力的磁场对带电荷 的海水产生洛伦兹力，使海水加速从导管尾部喷出，其反作用力就推动了舰艇前 进从理论上讲，磁流体推进装置可以做到寂静无声，这对致力于提咼隐身性能的潜艇来说，无疑具有极大的吸引力根据产生磁场的不同方式，可以把磁流体 推进装置分为交流磁场方式和直流磁场方式，直流磁场方式由于推进效率高，受 到人们的青睐根据磁场范围的不同又可分为在船外形成磁场的外部磁场方式和 在船内管道中形成磁场的内部磁场方式1.1磁动力船的设计磁场铜片悩片负极水喷出方冏:原理图磁动力模型（铜片换成石墨电极）从图中可看到，高强度的磁铁提供了一个方向垂直向下较强的磁场，两块石 墨浸在水中，用它们作为电极，当给电极加上电压，正负极间的水中有电流流过。
电流方向与磁场方向垂直，根据左手定则，可以判断出作为导体的水受到的安培 力的方向，也就是水流喷出的方向这时船受到水的反作用力而向水流喷出的相 反方向前行若要使船减速或逆行，只需更换电极正负极2. 磁动力船的建模计算：2.1磁动力船建模计算问题的描述：理论计算原理公式：F= BID式子中的F表示电磁力，也就是推动船前进的力，I为电流强度，B为磁通量密度，D电极 间距离由式子可知当B 一定得时候，推动船前进的力F与电流I成正比，从而对速度有很好的控 制，并且瞬间所爆发出来强力量也成为可能I的计算与一定浓度的电解质溶液的电导率k 有关1、电解质溶液电导率的实验测定（室温25°C）（一）电导率k—电阻率的倒数单位：S・m-1西门子每米 物理意义：相距1m、截面积为1m2两平行极板间放置1m3的电解质溶液时所具有的电导二）摩尔电导率1）定义：相距为 1m 的两平行极板间放置含有 1mol 的电解质的溶液所具有的电导2）符号：人3） 单位：S・m2・mol-1力=k/c4） 摩尔电导率与电导率的关系注意： c 的单位为 mol/m35）惠斯通平衡电桥法测定电导率原理图：R©KR惠斯通电桥R为极板面积为lm2，极板间距为lm的电导池，其中充有含lmol硫酸钠的电解质溶液。
XG表为灵敏检流计，实验前应先调零，开关断开时，调节R2=R3，滑动变阻器Rc, Re调至 最大位置闭合开关，调节滑动变阻器到适当位置，若检流计不指零，调节R4使检流计指 零此时，有r=r4则有人=k=1/R4x46、实际计算假定磁动力船在室温一定的环境下工作，工作时电解质溶液浓度为c，磁感应强度为B,极板 面积为S,间距为D,极板间电势差为U有 k=A c I=UkD F二BID即F = BU/cD23. 磁动力船建模计算的结论与体会通过建模计算，我们发现液体浓度越高在相同电压下流体的导电率越大，实际 产生的反推力也越大在实际运行中，我们最好能够在动力推行器上方加置一个 Na2SO4 晶体储备箱，在航行时按照合适的速度和比例投入到液体中，这样可以 有效地增大溶液的导电率，这样在淡水中 也可以行驶由推导公式我们可以看 出，实际推力与极板电压成正比，我们在允许范围内尽可能增大直流电源的电压 为获得较高的磁场，我们选用铷铁硼磁钢作为外加磁场不足之处：受能力限制，没有进行计算机模拟；另外外加电解质会增加投入成 本；水的电解会有效率损失等参考文献：王华 潜艇隐身新希望:超导磁流体推进 现代军事[J],军事，1998.12致谢:在建模过程中，尤其感谢文喜星老师的指导解惑。