宇宙中已发现的七种物态

在浩渺无垠的宇宙中,除了我们人类经常接触到的固体、液体和气体三种物态外,在刚刚过去的20世纪里,科学家们还先后发现了等离子体态、超固态、反物质态及辐射场态。所以到目前为止,宇宙中发现的物态已有七种。由于物态不同,因而它们的特性也大不相同,各显神通。等离子体态既像气体一样具有很大的流动性,又和金属、电解液一样具有很好的导电性,它与一般气体不同,有本质的变化,1929年科学家朗缪尔给处于这个状态的物质取名为等离子体。让等离子体飞速地穿过强磁场,就会产生很大的直流电流,这就是磁流体发电。自1959年美国首先在实验室内获得磁流体发电成功以来,不少国家都投入相当力量研究磁流体发电,因为它的发电效率高达55％～60％,比普通火力发电厂效率要高20％～25％。     

磁流体发电—一种新型的发电方式

能源危机和环境污染是当今世界各国人民非常关心的两件大事。目前,大部分国家的电力生产以利用矿物燃料的火力发电为主(约占整个电力生产的80%)。但是,用这种方式发电,效率很低(只有30～40%),大量的热能被白白浪费掉,并且还带来严重的硫污染和热污染。磁流体发电作为一种新型的发电方式,它与现有的蒸汽发电联合起来,有可能使电站效率提高到50～     

空间太阳能工程及其发展战略

空间太阳能工程及其发展战略中国科学院北京天文台副研究员马振国中国科学院空间科学与应用研究中心中科院院士刘振兴中国科学院空间科学与应用研究中心博士沈超张洪１前言随着等离子体工业的崛起与发展，人类一直积极从事着地面实验室中核聚变、磁流体发电、太阳热能、地...     

磁流体Co-硅油的微观结构

为了揭示磁流体内部微观结构的变化,特别是磁性纳米颗粒的链状排列的细节,本文对一种组分为Ｃｏ＿硅油的磁流体试样进行了光学和电子显微分析.在外加磁场和表面张力作用下,当磁流体的磁化强度达到或超过饱和状态时,磁流体的自由表面呈现许多宏观分离的立体锥状液柱形貌,这种现象与磁粉在磁铁作用下极为相似[1～4].在磁流体中,磁性颗粒由于被稳定剂改性,已与载液胶溶为一体.因而磁性颗粒在磁场作用下使磁流体液柱升高.此时磁流体的磁能降低,而表面能增大[1,4].将磁流体薄层放置在一磁场中,通过光学显微镜观察还可得到各种不同的表面扰动形貌,…     

基于磁流体的流量传感理论及实验研究

磁流体流量传感器是磁流体的一个很重要的应用方向.通过计算在层流和紊流状态下被测液体流量值与U型管两端输入压强差之间的关系,得出在层流时被测液体流量与压差成正比,而在紊流时流量与压差不成线性关系.对U型管两端线圈电感、线圈两端电势差的计算,最终得出输出电势差与流量成正比关系,与线圈长度的平方成反比关系,同时通过实验进一步验证了在层流状态下磁流体流量传感器设计研究的可行性.     

Hall效应对磁流体压缩管道电磁流动特性的影响

利用磁流体五波模型对低磁雷诺数下磁流体压缩管道中考虑Hall效应的流动进行数值模拟. 该模型由带有电磁作用强制项的Navier-Stokes方程组和考虑了Hall效应及离子潜行效应的电势Poisson方程组成, 数值格式分别采用严格保证熵条件的熵条件格式及中心差分格式. 数值模拟结果说明在压缩管道中心流动区域电流线发生扭曲, 并出现涡电流; 而Hall效应延缓了涡电流的产生, 同时该效应可引起流场、电场以及Joule热的不对称分布. 最后计算了磁流体压缩管道的性能参数, 通过与直方管道的比较, 说明Hall效应将导致磁流体发生器的性能下降, 而且直方管道的性能优于压缩管道.     

等离子体柱中的气球涡旋

近几年来,气球模的非线性行为受到普遍的关注。1984年,Mikhailovskii等人采用单磁流体方程组研究了非线性气球模,发现在     

超光滑光学表面的磁性类Bingham流体确定性抛光

利用磁性抛光介质在梯度磁场作用下呈现出具有粘塑性的类Bingham流体的特点, 实现了对具有超光滑表面精度要求(表面粗糙度一般低于0.5 nm)的光学元件, 特别是应用于接近衍射极限的短波段光学元件的确定性抛光. 磁流体与被抛光工件间的相对运动导致工件表面抛光区域产生较强的剪切力, 从而去除工件表面材料. 通过控制梯度磁场的敏感参量如磁场强度、磁极间距等获得磁场中类Bingham流体形成柔性抛光带的形状及工作状态的实时响应. 去除函数和去除率曲线反映了磁流体抛光符合经典Preston抛光模型, 并突出体现确定性去除这一特点. 磁流体抛光全过程中去除函数向外周呈稳定的高斯分布状光滑渐变化趋势. 抛光结果表明, 配制成功的初始粘度0.5 Pa·s的标准磁流体抛光液可实现对超光滑光学元件确定性抛光, 弥补传统接触式或压力式光学抛光呈现较大下表面破坏层、去除确定性不高等缺点, 抛光35 min后工件表面粗糙度由最初17.58 nm收敛到0.43 nm.     

弱扭转非轴对称磁场的静力学平衡

我们曾证明非轴对称磁流体静力学位形的存在性,并讨论了其基本特征。从观测上看,宇宙磁场往往有三维位形。比如太阳黑子有明、暗的纤维。从理论上分析,外加重力场引进以后改变了宇宙磁场必须有某种对称性的结论。高分辨率的白光观测还表明,太阳黑子磁场及其暗条经常扭转呈螺旋形。本文将文献[1]的结论推广到具有扭转位形的非轴对称磁流体静力学平衡,仍然采用摄动展开的方法求解。     

生物磁流体传热的耗散粒子动力学模拟

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)是一种基于粒子的拉格朗日型介观方法,对生物磁流体等复杂流体流动与传热问题具有较大优势.如果考虑铁磁流体动力学(ferrohydrodynamic,FHD)效应和磁流体动力学(magnetohydrodynamic,MHD)效应,生物磁流体的流动传热问题非常复杂,因而引起了众多学者的关注.本文提出了一种简单可行的方案建立了DPD流体介观参数与真实流体宏观输运系数之间的联系.在此基础上,采用DPD方法模拟了半环形区域内生物磁流体的流动与传热问题并且考虑了磁数和哈特曼数对区域内温度场和流场的影响.结果表明,随着磁数的增加,热磁对流会产生3个热羽流和4个漩涡.此外,哈特曼数的增加会引起热源表面大部分区域的局部怒塞尔数的显著下降.     

小剪切环流器等离子体气球模分析

利用气球模理论可以确定环流器等离子体的临界比压值,根据计算,允许的极限比压值很小,对圆截面环流器,约为0.02左右,可是,最近一系列装置上已突破了理论预期的比压极限,但并未观察到磁流体不稳定性,通过注入高能中性粒子束,已在圆截面环流器上得到体平均比压值约为0.03,在非圆截面环流器上则接近0.05。中心区的最大比压值则为0.08—0.12,当然,理论和实验的不一致并不表明气球模理论的失效,已做多方面的工作来改进理论。本文将在线性磁流体范围内考察磁剪切效应,通常,剪切对稳定性判据有重大影响。     

铁磁性流体

引言铁磁性流体(ferromagnetic fluids),也称铁磁流体或磁流体(magnetic fluids),是由美国帕佩尔(S. S. Papell)于1965年开发的新型液体材料,因此又称磁性液体。美国国家航空和航天管理局将其用于宇宙飞船和宇航服上,此     

一类孤立磁通量管的模型

孤立磁通量是太阳大气中的基本磁场位形。通量管模型将空间分为两个区域,管外的弱磁场区域可用分层大气模型,管内的强磁场区域曾用无力场模型描述。本文讨论用磁流体静力学平衡关系来描述管内区域的一类模型,如图1所示。     

水果电池的实验探究

水果能发电，是因为水果中含有丰富的电解质——果酸。但不同的水果发电情况是如何的呢？同一种水果串联起来、并联起来，发电情况又是如何的呢？不同的水果能否串联发电或并联发电呢？水果为什么能够发电呢？水果发电原理有何实际应用呢？禽蛋也能发电吗？我们带着这些问题开始实验探究。     

地热发电

目前,已有十多个国家正利用蕴藏在地下的地热来发电。1980年全世界地热发电的总装机容量为250万千瓦,但这一数字与贮量极大的地热资源相比,显得十分可怜,故地热的开发潜力是十分可观的。《地热发电》一文,详细介绍了几种地热发电系统,并探讨了地热发电的经济性,对我国地热发电的现况也作了介绍。     

中国低碳地热发电的回顾和展望

一个国家地热产业的发展程度主要是以地热发电的装机容量来衡量的。中国自20世纪70年代开始进行地热发电以来,装机容量一直徘徊在25 MWe左右,在世界上进行地热发电的24个国家中排名为第18位。本文分析了中国地热发电裹足不前的国内外的原因,讨论了中国地热资源的潜力和可能利用高温地热资源进行地热发电的区域,展望了地热发电的前景。     

剩饭剩菜也发电

利用垃圾发电是一个全球化的趋势。目前,常规的垃圾发电方法是利用垃圾中的可燃物进行焚烧发电。对于比重很大的剩饭剩菜等厨余垃圾,难以进行焚烧发电。但这些垃圾中的有机物很多,是一个潜在的能量宝库,浪费了可惜。最近,英国研究人员开始修建一些专门用利用厨余垃圾的发电厂,为垃圾发电开辟了新的思路。     

高温岩体发电

日本是个多火山国,存有丰富的地热资源.在地中钻深孔,利用这种地热从地中产生热水或蒸气发电叫地热发电.现在日本已有9所地热发电所在运行,共发电约23万千瓦.再次,关于利用地热的发电方式,随着现代技术开发研究的进展,利用高温岩体发电在日本可望实现.高温岩体,顾名思义,是在深3公里、温度300℃的地下深处的高温岩石,其特点是没有蒸气或热水,这种高温岩体发电和以往的地热发电一样,其很大的优点是本来没有热水,而是利用这种高温热量人工制作蒸气,通过涡轮机发电.     

利用活生生的植物来发电

我们都知道,太阳能电池是利用阳光来发电,而植物也是用阳光来为自己的生长提供能量。目前,制约太阳能发电规模的重要因素是太阳能电池板成本太高。那么,有没有可能舍弃昂贵的电池板,而利用廉价的植物来作为太阳能发电的载体呢?英国剑桥大学的研究人员认为,的确可以用植物来发电,他们还发明了一些用植物发电的新奇产品。     

太阳能光伏发电——中国低碳经济的希望

2010年上海世博园区安装了约5.2MW光伏发电系统,预示着太阳能光伏是低碳经济的希望。笔者展望太阳能光伏发电的未来,重新思考光伏发电在中国能源结构中的战略地位;建议把支持光伏发电的快速发展作为占领太阳能科技制高点,同时作为发展低碳经济的国策。