DARPA开发“军事相关”磁流体动力驱动

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DARPA正在挑战工业界开发一种磁流体动力(MHD)驱动器,以确保海军船只的近乎无声推进。

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为此,国防研究组织启动了海底磁流体动力泵原理(PUMP)计划,这是一个为期42个月的努力,旨在通过克服基本挑战,在小规模的磁流体动力泵成功的基础上再生产。

MHD驱动器将使用没有活动部件的电场和磁场推动船只,通过磁流体力学加速导电推进剂。

根据美国国防部高级研究计划局在美国,第一个挑战是无法产生足够强大的磁场来实现高效泵。其次,缺乏能够承受由磁场、电流和盐水相互作用引起的腐蚀、水解和侵蚀的电极材料。近年来,在产生高磁场方面取得了突破,但电极仍然具有挑战性。

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“迄今为止,在磁流体动力驱动中证明的最佳效率是在1992年Yamato-1美国国防部高级研究计划局国防科学办公室水泵项目经理苏珊·斯威恩班克说:“这艘船长30米,在大约4特斯拉的磁场强度下,速度达到6.6节,效率约为30%。”“在过去的几年里,商业核聚变工业在稀土钡氧化铜(REBCO)磁体方面取得了进展,已经证明了高达20特斯拉的大规模磁场,可能在磁流体动力驱动中产生90%的效率,这值得追求。现在,高磁场产生的玻璃天花板已经被打破,PUMP的目标是实现突破,解决电极材料的挑战。”

当电流、磁场和盐水相互作用时,一个主要问题是电极表面产生气泡,这会降低效率,并可能塌陷和侵蚀电极表面。泵将解决不同的方法,以减少水解和侵蚀的影响。该程序还将对磁场、流体动力学和电化学反应之间的相互作用进行建模,这些反应都发生在不同的时间和长度尺度上。

Swithenbank说:“我们希望利用燃料电池和电池行业的新材料涂层的洞察力,因为它们处理同样的气泡产生问题。”“我们正在寻找各个领域的专业知识,包括流体力学、电化学和磁学,以组建团队,帮助我们最终实现与军事相关的规模磁流体动力驱动。”

DARPA举行了水泵提案日2023年5月31日,以概述PUMP的目标。