目前,太阳能依然是各类航天器的主流能源,但是随着人类对太空探索的不断深化和扩展,航天器也被赋予了更多的使命和任务,太阳能已经越来越无法满足深空探测的需求。基于核能磁流体发电技术因其可以很好地解决深空探测所带来的能源问题而引起了航天科学研究者的极大兴趣,是未来有人和无人深空探测器的理想电源。本文主要以氦/氙混合气体为工质,采用三维低磁雷诺数磁流体动力学模型,数值模拟了不同磁场强度、不同负载系数、不同霍尔参数以及不同扩张通道的法拉第型磁流体发生器的性能。本文开展的研究内容及研究结果如下:首先,不同磁场强度对通道电流密度、电离度、电导率等参数具有重要的影响,导致输出功率和焓提取率发生变化。数值研究发现,随着磁场强度的增大,通道平均电导率先增大再减小;当磁场强度B?3T时,电离度沿中线的分布变化较小,表明等离子体结构在主流区较为稳定;焓提取率随着磁场强度的增大而增大,发生器性能也得到明显的提高。第二,电流密度随着负载系数的变化而变化,确定最佳负载系数对于提高发生器性能极其重要。从模拟结果可以看出,当负载系数k?0.6时,主流区电离度变化小,等离子体结构比较稳定;当k>0.6时,主流区电离度随负载系数的增加而下降加快,此时等离子体以结合为主;负载系数增大,通道内平均电导率提高,发电效率增大,而焓提取率则先增大后减小,当k=0.625时焓提取率达到最大,约为4.37%。因此适当地提高负载系数有利于提高电效率和焓提取率,改善通道发电性能。第三,扩张通道对速度变化有着显著的影响,而速度变化导致电势分布和电流密度发生变化,影响电离度、电导率的分布,使发生器性能改变。结果表明,扩张通道可以在一定程度上使电离度分布更加均匀,有利于改善发电通道的发电性能;焓提取率随着通道扩张角的增大而提高。显然,采用适当的扩张通道可以提高磁流体发生器的性能。第四,霍尔效应可降低法拉第型发生器性能,虽然采用分段法拉第型发生器可以极大地抑制霍尔效应,但是仍然无法完全消除,因此我们对霍尔效应的影响进行了研究。通过研究可知,霍尔效应使得电流线向下游偏转且霍尔效应越大,电流线偏转越严重,导致主流区洛伦兹力不再与流向平行,流场不再呈对称性分布;当霍尔效应增大时,电功率密度降低,输出功率减小。因此霍尔效应破坏了流场的对称分布,降低了法拉第通道的发电性能,且霍尔效应越大,这种影响就越明显。最后,由于法拉第扩张通道同样无法完全消除霍尔效应,因此考虑霍尔效应的扩张通道也需要进行研究。模拟结果显示,随着扩张角的增大,中线电流密度降低且流场分布越来越不均匀,焦耳热密度增大,电效率减小;虽然扩张通道因电导率减小而降低了发电效率,但是输出功率却提高了,因此采用扩张通道有助于提高发电通道的发电量。