超导磁流体推进技术—动装

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海洋工程装备船舶推进系统考核试卷

A.螺旋桨推进系统
B.喷水推进系统
C.针对深海环境的特殊推进系统
D.人力推进系统
16.以下哪些因素会影响船舶推进系统的可靠性和耐用性？()
A.材料的选用
B.制造工艺
C.使用环境
D.船舶的航行频率
17.以下哪些推进系统可以减少对海洋生态环境的影响？()
A.电力推进系统
B.风力推进系统
C.燃料电池推进系统
13.以下哪些因素影响船舶推进系统的安全性？()
A.设备的质量
B.操作人员的培训
C.维护和保养
D.船舶的设计寿命
14.海洋工程装备船舶推进系统在极端天气条件下应考虑哪些因素？()
A.推进器的抗冲击能力
B.传动装置的防水性能
C.发动机的加热系统
D.船舶的稳定性
15.以下哪些船舶推进系统适用于深海作业？()
2.喷水推进系统通过水泵产生高速水流，产生推力。相较于螺旋桨，其优势在于噪音小、操纵性好，适用于对机动性和安静性要求高的船舶，如潜水艇或游艇。
3.选型时需考虑船舶用途、吨位、航速等。合理选型应结合实际需求，选择效率高、维护成本低、适应性强且环保的推进系统。
4.维护措施包括定期检查、及时更换磨损部件、使用高品质润滑油等。故障诊断应利用传感器和远程监控系统实时监测，及时发现问题并采取措施。
D.柴油机推进系统
18.以下哪些措施可以提高船舶推进系统的能效？()
A.采用高效的发动机
B.使用节能型推进器
C.优化船舶的航速
D.增加船舶的载重量
19.以下哪些情况可能需要采用多推进器系统？()
A.大型船舶
B.高机动性要求
C.特殊作业需求
D.小型船舶
20.以下哪些技术可以用于船舶推进系统的远程监控和故障诊断？()

进阶中考2020——章节复习(22.1能源) 拓展练习

章节复习（22.1能源）物理拓展练习1．物理学家霍金常提醒人们关注能源和人类生存问题，下列属于可再生能源的是A．煤B．石油C．天然气D．风能2．随着我国经济的持续增长，汽车己进入千家万户。

下列关于汽车的说法错误的是A．汽车使用的汽油属于不可再生能源B．汽车发动机用水作冷却液是因为水的比热容较大C．汽车刹车之后由于受到惯性作用，还会继续滑行一段距离D．轮胎上刻有花纹是为了增大接触面的粗糙程度从而增大摩擦力3．下列能源中属于可再生能源的是A．天然气B．水能C．煤炭D．石油4．下列关于热值的说法正确的是A．燃料燃烧不完时热值变小B．燃料的质量越大，热值越大C．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多D．燃料的热值是燃料本身的一种特性，与其他因素无关5．下列有关热和能的说法中正确的是A．0 ℃的冰熔化成0 ℃的水内能变大B．生活烧水，是利用做功的方法增大水的内能C．内燃机的做功冲程，是将机械能转化为内能D．1 t煤炭的热值大于1 g同种煤炭的热值6．关于信息和能源的说法，正确的是A．北斗卫星导航系统通过电磁波提供定位服务B．光缆通信中光在光纤里一直沿直线传播C．石油、风能、可燃冰属于可再生能源D．人类已建成的核电站是利用核聚变发电的7．下列各组能源中，均为不可再生能源的是（）A．煤、石油、天然气B．太阳能、地热能、风能C．电能、地热能、风能D．核能、水能、生物质能8．手机已经成为一种人们沟通和交流的常用工具，下列关于手机说法正确的是A．手机是利用电磁波来传递信息的B．给手机充电时，化学能转化为电能C．使用手机时，消耗的电能是一次能源D．手机掉入水中后，不要立即开机，是因为手机浸入水后电路可能发生断路9．下列能源中，属于可再生能源的一组是：①太阳能；②天然气；③石油；④水能；⑤核燃料A．①②B．①④C．②④D．③⑤10．下列能源中，属于二次能源的是A．电能B．核能C．太阳能D．水能11．新农村建设中正大力推广使用瓶装液化气。

超导磁流体推进技术—动装

结语：
磁流体技术作为新出现的动力装置技术，近些年取得一定的发展，但是还不足以灵活应用，还有一些问题，相信不久在诸多科学家研究下能突破瓶颈，使其成为未来的最主要动力装置。
开端：70年代，七〇二所曾经研究过常规导体的磁流体推进技术（推进效率极低）
近年成果：
• 超导磁流体推进器回路试验装置的研制 • 螺旋式磁流体推进试验船－“HEMS-1”的研制 • 中日高场强磁流体推进器的试验研究
中国洛神号超导磁流体潜艇试车重大突破,领先世界。超导电磁流体推进是把电能直接转换成流体动能，以喷射推进取代传统螺旋桨推进的新技术，它具有低噪音和安全性等特点，在特殊船舶推进应用中具有重大价值。中科院从 1996年开始超导磁流体推进技术的研究，研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进实验船，2000年获中科院科技进步二等奖。建成了用于磁流体推进器水动力学研究的海水循环试验装置和用于试验船综合性能研究的航试水池。
磁流体动力装置技术的特点
操作灵活：
通过改变磁流体推进器中电极的极性或电流的大小即可改变推力的方向或推力的大小，而改变电极的极性或电流的大小较机械逆转或变速更容易实现，并容易做到平滑调速，从而提高了舰船的灵活性，改善了舰船的操纵性能。
磁流体动力装置技术的特点
缺点：
• 当前技术水平下成本高、速度慢； • 需大型发电机，增加船只重量。
磁流体推进原理简图
结构简图
超导磁流体推进器的组成及结构形式
主要组成
超导磁体通道电极电源和控制测量系统
超导磁流体推进器的组成及结构形式
线形通道磁流体推进器
结构形式
螺旋形通道磁流体推进器
环形通道磁流体推进器
应用船舶主要构成部分

2023年中考物理题型专项训练：材料阅读题

材料阅读题1．请阅读《国之重器——综合极端条件实验装置》并回答问题。

国之重器——综合极端条件实验装置从人类第一次仰望星空，到试图用“中国天眼”破译日月星辰等天文现象的奥秘，从探究万物组成到利用扫描隧道显微镜透视物质的微观结构，都得益于实验条件的拓展和技术手段的进步。

在宇宙中，高温、高压、强磁场等极端环境比比皆是，而我们地球上的生活环境是一个相对温和的环境，要发现更多的新现象，就需要建造极端条件实验室，拓展研究空间。

所谓极端条件，指的是在实验室中人为创造出来特别低的温度、特别强的磁场、特别高的压强等(如图所示)实验条件。

通过创造极端条件，可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性。

例如，某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0(如铝在－271.76 ℃——即1.39 K——以下时电阻为0)，这就是超导现象。

肩负原始创新重任的国之重器——国际首个综合极端条件实验装置布局在北京怀柔科学城，并已投入使用。

该项目拥有极低温(可达1 mK)、强磁场(可达32.35 T)、超高压(可达3.8×1011 Pa)和超快光场(时间分辨率可达10－18 s)极端条件实验装置。

科学家们将极端条件进行综合运用，大大拓展了物质科学的研究空间，为发现新物态、探索新现象、开辟新领域，创造了前所未有的机遇。

请根据上述材料，回答下列问题：(1)请写出我国综合极端条件实验装置中的一个极端条件：_________________________________________________________________________________。

(2)我国自主研制的载人潜水器“奋斗者”号成功完成了10 000 m的深潜试验，创造了中国载人深潜的新纪录。

超高压极端条件的压强约为“奋斗者”号在10000 m深海中(海水密度取1.0×103kg/m3)承受压强的________倍。

(填写正确选项前的字母)A．4 B．40 C．4 000 D．400 000(3)强磁场的产生需要大电流，但电流越大，导线的温度就会越高，通常会导致铝导线等熔化，给强磁场的产生带来限制。

超导磁流体推进器

超导磁流体推进器我国代号为“洛神”的“超导磁流体推进器”潜艇研制已经取得了重大突破，开始进入试车定型阶段。

我国是个海洋大国，随着大洋经济的到来，我们越来越意识到海洋的重要性。

但是由于我国的海军建设一直以来都是以近岸防御为主，而对保护稍远的海上利益却显得有些力不从心。

于是大力发展远洋海军，对中国来说是势在必行。

可是，一味追赶，一味模仿外国海军的模式,总令中国头头脑脑们陷入极大的被动。

于是在90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为“剑鱼”（99工程）的计划实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。

从开始研制到今天试车成功这十几年时间里，我们的科学家们可谓是创造了人类的一个奇迹。

下面我们就以下几个方面对我国的新型潜艇进行了解：中国“洛神”超导磁流体推进器潜艇90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为“剑鱼”（99工程）的计划实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。

从开始研制到今天试车成功共花费这十几年时间.1、外型：当初分别参照了俄罗斯K级（“基洛”877-636）型艇，以及美国的“弗吉尼亚”级核潜艇，还有法国“红宝石”核潜艇作为新舰风洞模型。

然而这些在以前的动力装置下，被喻为世界顶尖的水滴型设计的外型，在以超导磁流体作为动力的风洞实验中，其钝型的舰首在高速行驶下会与海水形成一个酷似音障的水障，因此大大影响了航速。

于是，凝聚着中国的设计人员的智慧和力量的鱼形外型出现，并近乎完美的通过了风洞试验。

其首部与尾部各有一对升降舵，在使用中，首升降舵主要用于产生正、负升力，改变或稳定航行深度；而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。

两侧及围壳、舵内壳采用最新的高强度塑钢，它的承受力比目前的潜艇钢高出三倍以上，下潜最深深度可达800―1000米。

而船体则包裹着一层由特殊材料制成的弹性“皮”称为“无回声蒙皮”，这种皮使艇壳对于声纳波几乎无反射.2、动力：“超导磁流体推进”作为一个非常复杂的课题，它由几个部分构成：A、蓄电池舱：作为备用能源，磁流体推进器仍须装备一定数量的蓄电池，该舱*近艇的中部指挥舱下层空间。

新型船舶动力装置基本情况和发展趋势

新型船舶动力装置基本情况和发展趋势
船舶动力装置是船舶的核心设备，船舶动力装置只有正常运行，才能够为船舶的正常运行以及船员的日常生活提供保障。船舶动力装置由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、电动机和混合动力机几种主要类型，但新型船舶动力装置包括燃气轮机推进，喷水推进，吊舱推进，表面浆推进，超导磁推进，AIP 系统等。
高。
4、超导磁流体推进装置是根据电磁原理设计的。在潜艇上安装电磁铁，通电后，海水中就会有磁力线，同时产生方向与磁力垂直的电流，在磁场和电流相互作用下，由于潜艇与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力，潜艇将获得向前运动的推力，推力的大小与磁场强度和电流大小的乘积成正比。磁流体推进技术已在一些国家获得应用，但它的磁场还不能满足潜艇的要求。
(8) 减小螺旋桨等机械振动和噪声、环境更好
船舶电力系统和船舶电力推进系统一体化供电的船舶综合电力系统是未来发展的新趋势，该系统将船舶的电力系统和推进系统有机的组合在一起，把动力机械能源转换为电力，提供给推进设备和船上的其他设备使用，使得船舶日用供电和推进供电一体化，实现电力的综合利用和统一管理。并且伴随着船舶事业不断推进发展，这样的技能必定会得到更为广泛的应用。
4.船桨匹配适应性强：表面桨推进系统船舶航行时可以通过调节其桨面浸没状态来达到相当于改变全浸没螺旋桨直径大小的相同效果，也类似于可调桨调节桨距的效果。这样就允许船舶在选择螺旋桨时存在较大的公差，换句话说同样型号的表面桨系统可适应多种船舶的航行工况，再加上使用转舵油缸直接操作螺旋桨轴系，改变螺旋桨推力与船体运动方向之间夹角，产生侧向推力，替代船舵操作船舶航行方向，能大大提高船舶的机动性。

超导磁流体推进技术—动装共24页

ห้องสมุดไป่ตู้
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿
超导磁流体推进技术—动装
16、人民应该为法律而战斗，就像为了城墙而战斗一样。 ——赫拉克利特 17、人类对于不公正的行为加以指责，并非因为他们愿意做出这种行为，而是惟恐自己会成为这种行为的牺牲者。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强者做什么事都横行霸道。— —奥维德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含义是财富。— —爱献生
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左

超导磁流体推进新技术

超导磁流体推进新技术从船被“造”出来的第一天起，人们就没有停止思考怎样让它更好的“前进”……寻找可借之力据船史学家考证，距今约一万年前，人类就开始使用篙、短桨和橹等工具，驱驶着独木舟、木排以及皮筏等原始船只在水中航行。

大约在5000年前，埃及、腓尼基和巴比伦就出现了装桨的船只，靠众多奴隶划桨航行。

这是船舶发展史上最早的推进方式：肌肉加木桨。

公元前3000年，古希腊人首次使用了帆，利用风力驱动船只前进，这便是船舶的又一种推进方式：风力加船帆。

然而，在此后长达3500年的时间里，木桨一直仍是船舶最主要的推进器。

尽管在一些桨船上也挂有简易的横帆，但那只是辅助动力，如图2。

纯粹用帆作为推进器的船舶直到16世纪以后才开始普及，然后，风帆航海时代延续了将近300年。

18世纪下半叶，英国人瓦特发明了蒸汽机，随之带来了船舶动力的革命，而机动篙、机动划桨、明轮及螺旋桨等动用新动力的新型推进器设计相继出现。

就19惜纪卜半叶蒸汽机的性能及工业条件而言，无疑明轮最为适宜，它由安装在船舷或船尾的大转轮旋转打水推动船舶。

因为巨大的叶轮一半暴露在水面之外一目了然，人们称之为“轮船”，而这一称呼一直沿用到了现在，如图3。

明轮风光了百余年，但在风浪下叶轮的桨板会完全露出水面而形成空转、导致主机“飞车”自毁，而桨板又极易受损坏。

因此，19世纪中叶以后，远洋船舶不得不寻找推进“新秀”——螺旋桨。

使用螺旋桨的想法由来已久，如图4。

有人认为早在15世纪，达芬奇就提出了类似构想，而另一种说法则认为一位叫伯努力的瑞士人于1752年的某天，因观看一木匠干活，而受螺丝钉的启发提出了螺旋桨的设想。

遗憾的是，当时没有蒸汽机，所以直到80年后(1838年)英国人史密斯才研制出世界上第一艘螺旋桨船“阿基米德”号。

船上的那只螺旋推进器是一只“长尾巴”一样的木制单螺纹蜗杆，最初试航时，达到了约4节航速。

然而，一次偶然的螺杆断裂却证明螺旋越少、航速越高，断杆竟然跑出了13节的航速。

中国第一艘运用磁流体推进的船(图)

中国第一艘运用磁流体推进的船(图）天下兴亡发帖于：环球风云发布时间：2006-3-17 19:07:24复制链接收藏查看原帖【共0条评论】【浏览271IP】超导电磁流体推进是把电能直接转换成流体动能，以喷射推进取代传统螺旋桨推进的新技术，它具有低噪音和安全性等特点，在特殊船舶推进应用中具有重大价值。

我所从1996年开始从事超导磁流体推进技术的研究，研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进实验船，2000年获中科院科技进步二等奖。

建成了用于磁流体推进器水动力学研究的海水循环试验装置和用于试验船综合性能研究的航试水池。

目前，正在进行超导电磁流体推进技术的实用化研究。

为了推进该项技术的实用化进程，中国科学院电工研究所与日本神户商船大学合作，利用日本筑波国立金属材料研究所15特斯拉螺管型超导磁体条件，于一九九九年完成了世界上首次在实用化磁场条件下的磁流体推进试验，推力密度和电磁效率与日本“大和一号”相比，提高了一个多数量级，为该项技术开始在我国应用于舰船推进准备了条件。

现在，该项技术已更大地受到有关部门的重视，中国科学院电工研究所正在与有关部门一起制订“十五”发展计划，为发展21世纪新型舰船推进技术作出贡献关于磁流体学术分类，一般是分为两种：1，磁流体静力学；2，磁流体动力学磁流体的发现磁流体现象的发现，起缘于19世纪40年代一位英国人的发现，当时他提出磁流体电动势力学的设想。

但处于19世纪科学发展的局限，认同的同行可谓少之又少。

一直到20世纪40年代，有位叫哈特曼的科学家进行了流动磁场定量试验，发明出“哈特曼流动”的理论计算方法后，这一发现才逐渐被世人所接受。

再后来就是阿尔文“引导中心”和“阿尔文波”理论的出现、伦德奎斯特“磁流体静力”的发现，并且在20世纪60年代发现等离子和磁流体互相作用的新发现磁流体的原理因为朋友们对磁流体静力不会感兴趣，所以就谈一些关于磁流体动力方面的原理。

前面替到“哈特曼流动”的理论，即，导电流体运动对磁场影响的问题，流体电阻对磁场影响的问题，其中包括磁冻结和磁扩散。

磁流体推进器的推进性能影响因素分析

磁流体推进器的推进性能影响因素分析作者：宋玛薇来源：《科技创新与应用》2019年第12期摘要：文章首先简单介绍了磁流体推进技术的原理及特点，从螺旋型磁流体推进器设计的角度，分析了影响磁流体推进性能的因素，确定了磁体外径、磁体长度、通道数量、磁场强度与推进效率之间的相互制约关系，为螺旋型磁流体推进器的平台应用提供了设计思路。

关键词：磁流体推进;超导磁体;分析中图分类号：U664.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）12-0009-031概述磁流体推进技术是一种全新的航海平台推进方式，它几乎不需要任何机械传动部件，同时不会出现空化现象，因此在降噪、提速等方面都极具潜力。

从推进原理到推进性能，磁流体推进全面颠覆了传统的螺旋桨与泵喷推进，其未来应用主要针对航海平台的静音、高速推进等。

2推进原理及技术特点由于海水中存在大量盐类，可通过电解离子交换而具有导电性。

若在磁场中给海水通电，洛伦兹力（电磁力F=JxB）将驱动海水沿垂直磁场和电流所构成平面的方向而运动，其反作用力作为推力即可推动航海平台运动（如图1所示），以上即为磁流体推进技术的基本原理。

由此可见，决定磁流体推进系统性能的三要素包括：导电液体（海水）、电场、磁场。

磁流体推进的技术特点主要体现在：（1）安静。

磁流体推进系统不存在螺旋桨、轴系和减速齿轮箱等机械部件，消除了由这些转动机构引起的振动和噪声，其辐射噪声也比螺旋桨推进器小，使得航海平台几乎在安静的状态下航行，具有十分理想的噪声特性。

（2）操纵灵活。

磁流体推进可控制推进器的输入电压或电流对航海平台进行操纵，通常通过调节电压（电流）的大小来控制推力及速度;通过改变电压的极性，即电流的方向，来操纵运行方向，响应快速，操作灵活。

3螺旋型磁流体推进器推进性能影响因素分析综上，螺旋型磁流体推进器的推力FT主要取决于磁体长度L、磁体外径Ф、磁场强度B。

本文以水下平台最高航速为30节，推进功率30MW为算例，进行推进性能影响因素分析，推进器由对称型多螺旋型超导磁体组成，即通道数量为偶数。

超导磁流体推进技术

超导磁流体推进技术现代舰舶的螺旋桨，自19世纪初问世以后，通过不断地改进技术与蒸汽动力一起，推动了人类航海史的巨大跨越。

毫无疑问螺旋桨和蒸汽机一样，是200多年前第一次工业的产物。

今天，无论是内河还是大洋，冒着浓浓黑烟的蒸汽船早就不见了踪迹，可大大小小的船艇上螺旋桨还在隆隆地旋转。

可是人类进入电器时代已超过100年了，陆地上的磁悬浮列车已经创造速度纪录，而在水面上，为什么不能用电与磁的力量，替代庞大而笨重的机械转动推进舰船呢？设计师将目光聚焦到了“磁流体推进”技术。

所谓磁流体推进，是对一个贯通海水的通道加上磁场，使导电的海水产生电磁力而在通道内流动，产生反作用力推动舰船前进。

而采用超导磁体作为磁场来源，则称为超导磁流体推进器。

超导磁流体推进器外观磁流体推进器由磁体、电极和通道3部分构成，其推进过程可以借助物理学中的“磁场对通电直导线的作用”这一现象解释。

将金属直导线放入磁场中，当导线通电时，磁场就会对通电导线施加一个侧向力而使导线发生移动，力的方向为右手拇指所指方向。

若将金属导线视替换为带电的海水，则海水就会像导线一样向拇指所指方向运动。

通过调节电流大小，可以控制速度；改变电极极性可以改变运动方向。

与传统推进器相比，磁流体推进装置没有转动机构，可以使船舶几乎在安静的状态下航行，从而大大改善了航海人员的生活、工作环境，并可极大的增加军用舰艇隐蔽性。

由于克服了转动机械的功率限制，不会像螺旋桨那样在高速旋转时产生空泡，磁流体推进还可以大幅提高输出功率，为制造超高速舰船创造条件。

超导直线电磁推进系统试验船“大和一号”此外，磁流体推进器各个部件，如发电机、推进器、辅控设备等，相互之间没有“刚性连接”，可集中安装也可分散于任何舱室之中，从而极大地增加了舱室布置的灵活性。

虽然有突出的优势，但目前超导磁流体推进器在实用化方面还存在着一些亟待解决的问题。

主要是系统轻量化、小型化问题，高性能电极材料技术、磁流体漏磁问题，以及高效率的通道设计等。

超导磁流体推进器

厚德博学追求卓越
深度；而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。有的潜艇没有首升降舵，而改设指挥台围壳水平舵。其缘故是围壳舵比首升降舵能更好地在各方向上保持潜艇良好稳定性。为了使潜艇航行稳定，一般潜艇艇尾还设有垂直稳定翼和水平稳定翼。目前，潜艇在概念试验阶段还存在操纵性上有不安全因素，譬如高速航行时，会产生急剧增减航速或突然改变航向、深度，极易出现纵、横摇摆及埋首现象。而发生卡舵算将磁流体推进器与舵设备同时装设在潜艇上，当潜艇静止或低速航行时，采用喷水推力操纵，而高速航行时则将舵设备与推进器混合使用，可最大限度的消除舵设备的惯性作用，保持稳定运动。同时，自动化的操纵控制技术还将使操艇人员能够象驾驶飞机一样操纵潜艇。说到威胁力，磁流体推进潜艇对于2l世纪的潜艇设计师和建造师来说，具有极大的吸引力。因为这种全新的推进方式将使潜艇在战术、技术性能上发生质的飞跃。只要艇员的身体素质和艇内的生活用品允许，磁流体潜艇将拥有无限的续航力和自持力；只要艇体强度承受得住，又可在任意深度航行；更为重要的是，这种潜艇具有空前的的安静性和水下高速航行、高速机动能力，成为
厚德博学追求卓越
近年来，中国科学院电工研究所研制出磁流体推进试验用0.8T， 35mm×50mm×300mm的永磁磁体和0.46T的永磁式磁流体推进器及其船模后，又研制出推选器州磁通密度达4T、直径200mm、长300mm 的螺管形超导磁体，并且正进行着螺旋型超导磁流体推进器披船模的研究。
厚德博学
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磁流体推进器模型
厚德博学追求卓越
特点
船舶采用磁流体推进后，具有以下特点：（1）振动和噪声小。磁流体推进取消了螺旋桨推进使用的螺旋桨、轴系的减速齿轮。消除了由这些转动机构引起的振动和噪声，其辐射噪声也比螺旋桨推进器小，使得船舶几乎在安静的状念下航行。（2）高效。磁流体推进器是一个静止设备，它既克服了转动机械的功率限制，也克服了螺旋桨高速转动形成的空泡，因而可以大大提高设备的功率。（3）布置方便。磁流体推进器装置中各部件，如发电机、推进器、辅助及控制等设备之间没有刚性连接，它可以集中或分散安装在舱室内任何一个位置，布置方便。（4）操纵性好。磁流体推进易于实现由驾驶人员在驾驶室中通过控制推进器的输入电压或电流对船舶进行操纵，通常通过调节电压(电流)的大小来控制船舶的推力及速度；通过改变电压的极性，即电流的方向，来操纵船舶的运行方向。

船舶磁流体推进技术的实际应用

也随之改变。这样就可以利用调节电流大小的方法
振动小、噪声低、操纵灵活、布置方便等特点。１９来控制船的速度，利用改变电极的极性来操纵船的９２年世界第一艘超导磁流体推进船 “ 和一１大 ”号的试方向。
Ｉｏｐｍｅｎｔ
船舶磁流体推进技术的实际应用
陈颖
（海军驻上海７１１所军事代表室，上海２１０）０８１
摘要：船舶磁流体推进是一种新型推进方式，许多国家对此技术进行详细研究。本文简单介绍此项技术的基本工作原理和特点，详细阐述现阶段各国研究方向和工程应用事例。虽然磁流体推进技术目前尚处在初级阶段，但随着许多关键技术的深入研究和突破，已使人们看到了希望。关键词：船舶；超导磁体；磁流体推进流和磁场间的相互作
用力使海水运动而产生的一种推进方法。具体说，磁流体推进是把海水作为导电体，用磁体在通道内建利
立磁场，通过电极向海水供电，时载流海水就会在与此
图１通电海水在电磁力的作用下运动
苏联的研究工作起步较早，投资也很大，但目前还停
它们是美国海军水下系统中心，戴维・勒舰船研究留在实验室中。高温物理所负责磁体的研究，研制的泰大 ”号的偶极发展中心，阿贡（ｒｏｎ）Ａｇｎｅ国家试验室，阿夫可（ＶＯ螺管磁体螺旋通道不同于日本 “ 和一１ＡＣ）
２１国外磁流体技术研究现状．
开展超导磁流体推进研究较广泛的国家主要有美泛关注，但存在的主要问题是推进效率太低及试航中

2020年中考物理新材料及应用专题复习冲刺训

新材料及应用一、选择题1. 纳米陶瓷是一种高新科技材料，具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透、完全无磁性等特点，以下选项中哪项可以利用纳米陶瓷材料制造（）A. 高压输电线B. 装浓硫酸的容器C. 银行储蓄卡D. LED发光二极管【答案】B2.LED灯带在装饰材料中被广泛应用．小梅同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，但用手触摸几乎不发热．以下推断不符合上述事实的是（）A. LED灯具有单向导电性B. LED灯带主要将电能转化为光能C. 一只LED灯的正常工作的电压是220VD. 灯带中一只LED灯断路后其它灯不能亮【答案】C3.下列物体中，用到了半导体材料的是( )A. 智能机器狗B. 白炽灯泡C. 普通干电池D. 滑动变阻器【答案】A4.当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要问题，照明领域，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代．LED照明即是发光二极管照明，发光二极管的主要材料是（）A. 导体B. 半导体C. 超导体D. 纳米材料【答案】B5.下列不属于超导体材料应用的是（）A. 利用超导体材料实现远距离大功率输电B. 利用超导体材料实现交通工具无摩擦运动C. 利用超导体材料制作电动机线圈，可减少电能损失，提高电能利用率D. 利用超导体材料制成条形码扫描器【答案】D6.①铅笔芯、②金属刀片、③塑料三角尺、④大头针、⑤橡皮，其中属于导体的有（）A. ①②③B. ①②④C. ①②⑤D. ②④⑤【答案】B7.金属导体的电阻随温度的增加而增大，在半导体材料的学习中，有些同学很自然地联想到半导体的电阻值与温度的关系这个问题，下面同学们对于这个问题的不同表述，其中最有利于科学探究顺利进行的表述是（）A. 半导体的电阻值与温度有什么关系B. 温度改变后，半导体的电阻值相应会发生怎样的变化C. 半导体的电阻值与温度真的有关吗D. 温度改变后，半导体的电阻值也会改变【答案】B8.（2017•锦州）下列说法正确的是（）A. 受到平衡力的物体，机械能一定保持不变B. 超导体适合做电饭锅的发热体C. 发光二极管主要是由半导体材料制成的D. 太阳内部每时每刻都在发生核裂变来释放能量【答案】C9.利用发光二极管（又称LED）制成的灯泡在市场上热销，它比普通节能灯的发光效率更高．制作发光二极管的材料是（）A. 超导体B. 半导体C. 纳米材料D. 绝缘体【答案】B10.下列电器工作时，利用了压力传感器的是（）A. 电话B. 电冰箱C. 城市路灯D. 电子秤【答案】D11.LED灯带在装饰材料中被广泛应用．小明同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如图所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，用手触摸几乎感觉不到发热．以下推断符合上述事实的是（）A. 一只LED正常工作的电压是220VB. LED灯具有单向导电性C. LED灯的发光效率高达100%D. 灯带中一只LED灯断路后其它灯还亮【答案】B12.假如人们已经研制出常温下的超导体，则可用它制作（）A. 家用保险丝B. 白炽灯泡的灯丝C. 电路的电阻丝D. 远距离输电导线【答案】D13.能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法中正确的是（）A. 半导体具有良好的导电性能B. 超导体是一种电阻很大的材料C. 纳米技术是大尺度范围内的科学技术D. 超导材料用于输送电力可以降低电能损耗【答案】D14.关于材料与技术的应用，下列说法中正确的是（）A. 电磁波的波速一定时，频率越高波长越短B. 我们日常生活中使用的二极管是由导体制成的C. 超导材料电阻为零，所以不适合做输电线D. 核潜艇是利用核裂变提供动力，核能属于可再生能源【答案】A15.石墨烯（Graphene）是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称．石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖．石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m•K，高于碳纳米管和金刚石；电阻比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料．那么，石墨烯材料不适合用来做成（）A. 精密仪器中的导线B. 电暖气中的发热元件C. 手机的屏幕保护层D. 房间的玻璃【答案】B二、填空题16.如图所示，是发光二极管的示意图．当电流从较长的接线脚流入时，发光二极管中有电流通过，使其发光；如果电流从较短接线脚流入，电路处于________（选填“短路”或“开路”）状态，这说明发光二极管具有________导电性．【答案】开路；单向17.纳米是________的单位．1nm=________m，纳米技术是________尺度内的极微科学技术．【答案】长度；10﹣9；纳米18.有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作半导体材料，其导电能力比铜、铁等金属的要________ （选填“强”或“弱”）．某些物质在温度很低时，电阻变为零，这就是超导现象．如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪种情境中得到应用________ （选填序号）．①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆．【答案】弱；③19.晶体二极管是由________（选填“半导体”或“超导体”）材料制成的，具有________的属性．【答案】半导体；单向导电20.许多家用电器都用发光二极管做指示灯，请列举两例________、________．【答案】电视机；电热水器21.高效节能的LED灯，其核心元件发光二极管的主要材料是________，假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态，其中仍能正常工作且减少了能量损失的是________（选填“电熨斗”、“电动车”或“白炽灯”）．【答案】半导体；电动机22.超导现象是指某些物质在温度________时电阻变为________的现象．如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作________（选填数字序号）：①保险丝；②电炉丝；③电动机线圈；④变阻器的电阻丝．【答案】很低；零；③23.（2017•河池）科学家发明一种由石墨烯制成的“排热被”，把它覆盖在电子元件上，能大幅度降低电子元件工作时的温度．这说明石墨烯具有良好的________（选填“导电”或“导热”）性；用半导体材料制成的发光二极管具有________导电的属性．【答案】导热；单向三、解答题24.如图所示，是上海磁悬浮列车的悬浮原理．请在右侧放大的图中标出轨道下方的车厢线圈的N、S极和画出线圈的绕线．【答案】解：磁悬浮列车的工作原理是：列车悬浮，与铁轨是相互分离的，∴列车车身线圈的上方与铁轨线圈下方的极性应该是异名的，∴车身线圈的上方应该是S极，是利用异名磁极互相吸引的原理将车身托起的；这样可以将列车和轨道分离，从而实现减小摩擦阻力、提高运行速度的效果；所以电磁铁的上端是S极，下端是N极，所以绕法如图所示：25.美国朗讯科技公司贝尔实验室的一个研究小组首次发现了在特定温度下电阻为零、可成为超导体的塑料物质，有关详情发表于3月8日号的英国科学杂志《自然》．该小组发现当这种塑料物质的温度降到华氏零下455度（一235℃）以下时，电阻消失，这种材料价格便宜，将来有望广泛运用于量子计算机及超导电子设备等领域．另有消息称：目前已经得到的所有高温超导体，将近一半是在高压条件下合成出来的，高压在开发探索高温超导体中具有不可替代的重要地位．现有元素周期表中，有近一半元素只有在高压下才具有超导性能．有人甚至预言，元素氢在超高压下才为超导体．更具有现实意义的是，当今最高超导转变温度是在高压下测到的，许多常压下不超导的合金，在高压下会转变为超导体．人们有理由相信，具有更高超导体转变温度的新型超导体研究极有可能在高压下取得重大突破．通过以上两篇文章，你从中可以得出要获得超导体，人们现在常用的方法是什么？这与以前学过的什么内容相似？【答案】答：要获得超导体，常用方法是增大压强，降低温度，这与以前学过的实现气体的液化很相似．26.阅读下列材料，回答下列问题：1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯（Heike Kam erlingh﹣Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象．1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质﹣完全抗磁性，也称迈斯纳效应．完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象．迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损．另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上．发生超导现象时的温度称为临界温度．2014年12月，我国科学家发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物，其超导转变温度高达40K（零下233.15摄氏度）以上，这是世界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料，堪称铁基超导研究的重大进展，为相关体系新超导体的探索提供了新的研究思路．同时，为探索铁基高温超导的内在物理机制提供了理想的材料体系．（1）当温度降低到足够低时，有些材料的________ 变为零，这即为超导现象（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质________ ，也称迈斯纳效应（3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为________ 能所造成的能量损失．（4）假如白炽灯的灯丝、电动车内电动机的线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是________A．白炽灯仍能发光且更省电 B．电动车仍能行驶且效率更高C．电饭锅仍能煮饭且效率更高 D．电熨斗仍能熨烫衣服且更省电．【答案】（1）电阻（2）完全抗磁性（3）内（4）B27.阅读以下材料，回答相关问题超导磁流体推进器磁流体推进器（英语：Magnetohydrodynamic Drive，MHD）是贯通海水的通道内建有一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船尾，则反作用力便会推动船舶前进．而采用超导磁体作为磁场来源，则称为超导磁流体推进器．磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成，其推进过程可以借助物理学中的“磁场对通电直导线的作用”这一现象解释．超导电磁流体推进是把电能直接转换成流体动能，以喷射推进取代传统螺旋桨推进的新技术，它具有低噪音和安全性等特点，在特殊船舶推进应用中具有重大价值．中科院从1996年开始超导磁流体推进技术的研究，研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进实验船．请回答下列问题：（1）磁流体推进器由________、电极和通道三部分构成（2）导电的海水在通道内流动时，船前进的方向如图2所示，此时海水受到向________的电磁力．（选填“左”或“右”）（3）导电的海水在通道内流动时，获得的动能是由________能转化成的．【答案】（1）磁体（2）右（3）电28.阅读短文，回答问题：超导体材料1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象，我们也把这一温度称为超导温度．在物理学中有一种物体能吸引大头针、回形针等，我们把这种物体称为磁体，而磁体之所以能吸引大头针、回形针等，说明磁体周围存在一种物质，它叫做磁场．1933年德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德对锡单晶球超导体做磁场分布进行测量时发现，在小磁场中把金属冷却进入超导态时，超导体内部的全部磁场会遭排斥，除了超导体表面之外，材料内部没有任何磁场．这一实验表明了超导体的另一个极为重要的性质﹣﹣﹣完全抗磁性，这就是著名的迈斯纳效应迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损．另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上．（1）当温度降低到足够低时，有些材料的________变为零，这即为超导现象．（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质________，也称迈斯纳效应．（3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为________能所造成的能量损失．（4）假如白炽灯的灯丝、电动车内电动机的线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是A. 白炽灯仍能发光且更省电 B. 电动车仍能行驶且效率更高C. 电饭锅仍能煮饭且效率更高 D. 电熨斗仍能熨烫衣服且更省电（5）下图能大致说明迈斯纳效应的是________（甲/乙）．【答案】（1）电阻（2）完全抗磁性（3）内（4）B（5）乙。

磁流体推进技术概述

磁流体推进的研究姓名：娄树旗学号：20090916 班级：04120901 专业：电子科学与技术（光电子方向）摘要：磁流体推进是利用海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推力的一种推进方法，可用于船舶、鱼雷、潜艇等水中作业工具，具有振动小、噪声低、操作灵活等优良特点。

由于超导磁体的应用，目前磁流体推进技术已处于推进实用化研究阶段，大部分科学难题都已得到解决，但仍有少部分问题没有得到有效解决，比如如何完善超导材料及磁体技术。

为了能够找到克服技术难题的关键，必须从工作原理对磁流体推进技术作详细的叙述，对磁流体推进器作系统的分析和对比，从中发现线索，找到突破口。

关键词：磁流体推进；超导磁体；工作原理一、引言：传统的船舶动力来源一般是人力、自然力、机械力，既耗时又耗力。

现代船舶改用电力作为推动装置，大大简化了操控过程，再加上核能发电技术的日益完善，现代船舶航行现状大为改观，船速更快，船向变化更灵敏。

而磁流体概念的诞生又为现代推进技术增加了改进的可行性。

二、磁流体推进的工作原理：法拉第研究出电与磁的关系后，世人对电磁之间的关系产生了极大的兴趣，以至于电磁技术在短时间内得到了长足的发展。

磁流体推进技术便是电与磁相互作用的结果。

带电离子或者通电直导线在磁场中会受到力的作用，带电粒子受的力叫洛伦兹力，通电导线受的力叫安培力。

该力与离子运动速度或者导体棒中的电流满足左手系，即伸直左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向离子运动或导体棒中电流的方向，大拇指的指向就是带电粒子或者通电直导线受到的力的方向。

磁流体推进技术就是依据以上的基本原理发展起来的。

我们先看一个磁流体推进简图（右图所示）。

此图为磁流体推进最简单的矩形通道图，该矩形长、宽、高分别为L 、a 、b ，电流大小为I,电流密度为J ，电源电动势为E ，穿过绝缘板的磁场的磁感应强度为B ，海水受力海水F ，矩形通道受力为推F，海水流速为u ，船速为船v 。

浅谈磁流体推进器

题目：浅谈磁流体推进器院系：理学院物理系2017年6月14日浅谈磁流体推进器摘要磁流体推进器是利用局部空间内海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推进力的一种新型推进装置，可用于船舶、鱼雷、潜艇等水中作业工具。

由于其具有振动小、噪音低、操作灵活等优点，其在潜艇等军事单位方面的极具研究与应用价值。

本文将浅谈磁流体推进器的基本工作原理，简要分析影响磁流体推进器工作效率的主要因素并试提出改进方向。

磁流体推进器投入使用已有约三十年的历史，一些在世界上对磁流体推进器应用处于领先水平的船舶、潜艇等大都采用超导磁体提供磁场，但磁流体推进技术目前仍尚处于初级阶段，许多关键技术有待深入研究和突破。

关键词：磁流体推进器，推进力，潜艇，超导磁体.一、引言传统机械传动类推进器（譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等）主要使用机械动力作为推力，但传统推进器具有机械振动强、噪音大、隐蔽性差等缺点。

磁流体推进是一种综合性很强的高新技术，它涉及电磁学、流体力学、电化学等相互交叉学科的理论，又涉及新结构、新材料、新控制方法等综合性技术。

船舶磁流体推进是近二三十年出现的一种新型的船舶推进方式，它是利用海水中的电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生反作用推进力的一种推进方法。

船舶磁流体推进器具有高速、振动小、噪声低、操纵灵活、布置方便等特点。

【1】1992 年世界第一艘超导磁流体推进船“大和1号”的试航成功,标志着磁流体推进研究进入了一个新阶段,目前许多造船大国纷纷对此技术进行详细研究,并预测此种推进方式将是本世纪最具发展前景的船舶推进方式之一。

1二、相关概念1.磁流体推进器：磁流体推进器（英语：Magnetohydrodynamic Drive，MHD）狭义上是指贯通海水的通道内建有一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船艉，则反作用力便会推动船舶前进。

【2】2.磁流体：磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。