磁約束等離子體推進器的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)設(shè)計的開題報告

磁約束等離子體推進器的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)設(shè)計的開題報告一、選題背景磁約束等離子體推進器是一種新型的航天推進技術(shù)，它利用等離子體的高溫高速流動產(chǎn)生推力，具有高效、可控、可靠等優(yōu)點，被認(rèn)為是未來航天推進技術(shù)的發(fā)展方向。其中關(guān)鍵技術(shù)之一為超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的設(shè)計。超導(dǎo)磁體作為磁約束等離子體推進器中的核心部分，其性能直接影響推進器的推力和能量效率。因此，超導(dǎo)磁體的設(shè)計是磁約束等離子體推進器研究的重要環(huán)節(jié)。二、研究內(nèi)容本項目旨在研究磁約束等離子體推進器超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的設(shè)計，主要內(nèi)容包括：（1）超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的選型和設(shè)計。根據(jù)磁約束等離子體推進器的技術(shù)需求和性能要求，選擇適合的超導(dǎo)材料和磁體結(jié)構(gòu)，進行超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化。（2）超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的制備和測試。根據(jù)設(shè)計方案，制備超導(dǎo)磁體樣品，進行超導(dǎo)性能測試和磁場測試，驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性和可靠性。（3）超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的應(yīng)用驗證。將設(shè)計好的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)與其他部件結(jié)合，在模擬等離子體推進器的環(huán)境下進行推力測試、耐久性測試和穩(wěn)定性測試，驗證其在實際應(yīng)用中的性能和穩(wěn)定性。三、研究意義（1）推進磁約束等離子體推進器的發(fā)展，提高航天推進系統(tǒng)的技術(shù)水平和能源效率。（2）探索新型超導(dǎo)磁體材料和結(jié)構(gòu)，推進超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展。（3）豐富超導(dǎo)材料應(yīng)用領(lǐng)域，推動超導(dǎo)材料的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。四、研究方法本項目采用理論計算、仿真模擬和實驗測試相結(jié)合的方法，具體包括：（1）使用COMSOLMultiphysics軟件進行磁場仿真分析和優(yōu)化；（2）利用FLUENT軟件進行等離子體流場模擬和優(yōu)化；（3）通過超導(dǎo)磁體樣品的制備和測試，驗證超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計是否正確；（4）構(gòu)建等離子體推進器模擬實驗平臺，進行超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的推力測試、穩(wěn)定性測試和耐久性測試，驗證其在實際應(yīng)用中的性能和穩(wěn)定性。五、預(yù)期成果（1）設(shè)計出符合磁約束等離子體推進器技術(shù)要求和性能要求的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)；（2）獲得超導(dǎo)磁體樣品的制備方法和超導(dǎo)性能測試結(jié)果；（3）驗證超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在等離子體推進器模擬實驗平臺中的性能和穩(wěn)定性，獲得推力、能耗和穩(wěn)定性等指標(biāo)。六、研究時間安排第一年：超導(dǎo)磁體系統(tǒng)選型和設(shè)計，設(shè)計方案仿真優(yōu)化，超導(dǎo)磁體樣品制備和測試。第二年：超導(dǎo)磁體系統(tǒng)制備，超導(dǎo)磁體應(yīng)用性能測試，推力測試、穩(wěn)定性測試和耐久性測試。第三年：超導(dǎo)磁體系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性分析，成果總結(jié)和論文撰寫。七、研究經(jīng)費研究經(jīng)費總計100萬元，包括人員費用、材料費、設(shè)備費、測試費等。其中，人員費用占60%左右，材料費和設(shè)備費占25%左右，測試費占15%左右。八、參考文獻[1]Nikoli?M,etal.Developmentofaplasma-drivenmagneto-plasma-dynamicthrusterinaself-sustainedplasmamodel[J].ActaAstronautica,2016,122:122-131.[2]ChenY,etal.Overviewofmagnetoplasmadynamic(MPD)thrusterdevelopment[J].ProgressinAerospaceSciences,2019,110:1-18.[3]SaabS,etal.Overviewofhigh-temperaturesuperconductormagnettechnology[J].SuperconductorScienceandTechnology,2020,33(2):023003.[4]DilliwayGD,etal.Wideborehighfielddipolemagnetformedicalimaging[J].JournalofPhysics:Confe