电气体发电作为一种直接将热能转换成电能的发电方式,拥有巨大的发展潜力。然而,目前尚未能广泛应用和深入研究。本论文采用数值模拟和理论分析方法,分析研究了电气体发电器内气体-荷电粒子两相流动特性以及相应的电气体发电循环的热力学性能。论文首先设计了电气体发电拉法尔喷管,利用数值模拟方法分析研究了进口压力、进口温度、粒子直径、粒子材料等对电气体发电喷管内气固两相流动的影响。其次,在加热壁面的情况下,分析了加热功率、流道宽度、加热位置、渐缩段长度和进口高度对喷管内气固两相流的影响以及不同加热方式的加热效果。最后,比较分析了有无热添加时的电气体发电循环效率,分析了加热功率、进口温度、进口压力和循环最低温度对循环效率的影响。研究结果表明,提高收集极处电荷密度和带电粒子速度能够提高电气体发电电流密度。提高进口气体温度、减小粒子密度和直径可以提高电气体发电喷管内气体和粒子的速度,但进口压力对气体和粒子的速度影响不大;通过壁面进行热添加时,高加热功率、宽进口和长渐缩段的喷管有利于粒子加速。对于不同位置加热,渐缩段对粒子加速最为显著。与壁面加热相比,内热源加热时喷管出口气体和粒子的速度更大。加热情况下的电气体发电循环效率比绝热情况下的高。