Режим холостого хода ( )
При непроводящих
стенках канала с учетом профилей скоростей на стенках канала ( )
индуцированные токи текут так, как показано на рис. 1.7 и полный ток в канале
равен нулю.
Рис. 1.7
Так как суммарная
электромагнитная сила будет пропорциональна
 ,
где I – полный ток,
непосредственный тормозной эффект магнитного поля отсутствует. Токи в центре
канала и на стенках имеют противоположные направления. В центральной части
канала токи тормозят жидкость, у стенок – ускоряют. Суммарный эффект приводит к
тому, что средняя скорость течения уменьшается, а градиент скорости у стенки
остается неизменным при постоянном давлении. График распределения скорости в
этом случае представлен на рис. 1.8.
Рис. 1.8
Режим короткого замыкания
( )
В этом режиме
электромагнитная сила оказывает тормозное действие, так как полный ток в канале
I теперь не равен нулю. Давление р
складывается из потерь давления, обусловленных вязким трением, и потерь
давления, идущих на преодоление электромагнитных сил, индуцируемых в жидкости.
На рис. 1.9 представлены графики скорости для этого случая. Из рис. 1.8 и 1.9
следует, что при заданном давлении р в последнем случае магнитное поле
существенно уменьшает скорость течения.
Рис. 1.9
Режим нагрузки ( )
Этот режим, как и
в электрической машине, является промежуточным между двумя рассмотренными
крайними и зависит от сопротивления внешней цепи RH
и ее параметров. Под параметрами цепи следует понимать основные возможные режимы
работы всякой электрической машины: генераторный или двигательный. Для МГД–канала
последний режим следует рассматривать как режим электромагнитного насоса.
Конечно, градиент давления  ,
где p1 и р2
давление соответственно на входе и выходе канала, будет менять знак.
Коэффициент сопротивления течению
В гидродинамике
потери давления в каналах принято связывать со средней скоростью жидкости.
В трубе длиной
l перепад давления определяется по формуле:
 ,
(1.22)
где
 –
гидравлический радиус; S и П – площадь
поперечного сечения трубы и смоченный периметр;
 –
безразмерный коэффициент трения (сопротивления).
При течениях в
магнитогидродинамических каналах величина
 включает
в себя только потери напора на трение, которые составляют только часть полных
потерь давления. В обычной гидродинамике при ламинарном течении и заданной
величине числа Рейнольдса коэффициент трения зависит только от геометрии канала.
В магнитной гидродинамике этот коэффициент зависит существенно и от числа
Гартмана М. При одном и том же числе Рейнольдса коэффициент трения
может
в десятки раз превышать его значение при отсутствии поля.
|
