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通过数值模拟及实验研究了润湿性及磁场对液态金属膜流流动状态的影响.首先,通过数值模拟研究了润湿性对膜流流动状态的影响.结果表明,当润湿性不好时,液态金属膜流容易发展为溪状流而不能完全覆盖底壁,入口膜厚较薄时更易发展为溪状流;在入口膜厚及其它情况相同时,密度越小越易发展为溪状流.其次,研究了磁场对膜流流动状态的影响.结果表明,槽道与流体润湿性不好时,有磁场情况下液态金属膜流覆盖底壁的区域较无磁场时增加,强磁场对膜流的湍流有抑制作用.最后,液态金属膜流实验结果表明,润湿性不好时,镓铟锡合金膜流容易收缩发展为溪状流,这与数值模拟的结果是一致的.上述研究结果对磁约束聚变堆液态第一壁的设计具有指导意义.     

水平磁场中液态锂膜流动实验装置及初步结果

设计了用于水平磁场中锂膜流动铺展性及磁流体动力学效应研究的实验装置，介绍了所用磁铁、锂循环回路、动力系统、回路温控系统和测量系统五个组成部分。各部分加工完成，进行现场组装与回路调试，最后加入锂锭熔融后完成实验台搭建工作。利用该实验台研究了锂膜在不锈钢表面的铺展情况、锂膜表面形态与流动雷诺数的关系，以及磁场对液膜表面形态的影响等方面。结果发现液态锂膜在充分锂浸润的不锈钢表面能够完全铺展，水平磁场对锂膜流动有致稳作用，并且可以抑制磁场方向的表面波动。     

液态金属自由表面膜流MHD效应的数值模拟

对液态金属自由表面膜流在强磁场下的磁流体力学效应进行了数值模拟研究,获得了液态金属自由表面的形状、截面流速分布及截面上的电动势分布,从而能对膜流的一些磁流体动力学行为作出解释。数值计算结果与理论分析和实验结果符合较好。由实验和数值模拟结果可以得出,液态金属膜流通过强磁场时,磁场会阻碍膜流的运动。     

几种液体金属自由表面的MHD不稳定性实验研究

介绍了在核工业西南物理研究院的液态金属实验回路(LMEL)上获得的几种可供液态偏滤器-限制器系统选用的液体自由表面的磁流体动力学(MHD)效应不稳定性的实验结果。实验发现：自由表面射流在穿越梯度横磁场时射程变短、截面变扁平,但MHD效应稳定,调节射流与磁场的夹角可以控制射流的流动特性;自由表面膜流MHD效应存在三种现象,即层流、溪状流和湍流。层流是由多束射流打到固体表面产生的(简称“射-膜流”),从MHD效应角度考虑,“射-膜流”将是四种可选液态偏滤器-限制器系统的液体自由表面形式中最佳的选择。同时,探讨了从物理的角度来理解四种自由表面形式的MHD效应的现象。     

液态金属自由表面射流磁流体力学效应的数值模拟

液态金属自由表面在上个世纪70年代就已经提出来了，直到上个世纪的90年代作为液态偏滤器／限制器和液态第一壁概念，才真正引起广泛的兴趣和关注，并重新加以研究。与传统的固体靶板材料相比较，采用液态金属自由表面的偏滤器／限制器和第一壁主要优点如下，（1）能承受更高的表面热功率密度和耐中子辐照，（2）连续性和可更新性，容易实现循环更新，（3）能在较高的温度下工作。     

磁场作用下气液两相混合流动的数值研究

本文采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)捕捉气–液态金属两相的交界面,数值研究了有、无外加磁场作用时不同工质对的气–液态金属两相流体在多入口磁流体发电通道中的混合流动过程。结果表明,气–液两相流体在通道中形成了具有周期性变化的两相流型。液态金属密度与气体密度的比值h较大时,分层流中液态金属速度的变化范围较大,但流动较稳定;h较小时,液态金属的界面容易断裂而形成柱状流,使气–液两相流体的接触面积减小,降低了气体对液态金属的携带能力。在磁场的作用下,洛伦兹力抑制了液态金属的流动,削弱了气体对液态金属的携带能力,使三维时空流型的变化周期缩短。     

非均匀磁场中自由表面液态射流的MHD稳定性分析

基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳定性区域。     

强磁场对突扩管中液态金属剪切层的影响

在聚变堆中,由于强磁场的影响,液态金属流动呈现准二维流动的特征。本文基于SM82模型,对不同磁场强度下突扩管内的流动进行数值研究。计算结果表明,随着磁场强度增大,流动从不稳定状态向稳定状态转变,剪切涡脱落逐渐消失,并伴随着剪切涡纵向尺寸变窄,横向关联尺度变长,剪切层脉动特征频率趋于一致。同时,脱落后的剪切涡与壁面相互作用是影响管道换热的主要因素,随着磁场强度增加,壁面平均努塞尔数逐渐减小,换热效率降低。     

含气泡液态金属的磁流体力学和Hartmann流动

本文给出含气泡液态金属的磁流体力学基本方程,以及Hartmann流动的解。     

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分析了磁流体力学效应对液态金属自由表面射流稳定性的影响。从射流的感应电势、电流、速度等方面,解释射流在磁场中稳定的原因。数值计算结果验证了理论分析。     

自由表面磁流体射流不稳定性分析(II)

用微分解析方法分析了自由表面磁流体射流在两个非均匀、相互垂直的横向磁场中的稳定性行为。获得了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下射流的速度空间分布表达式;分析了射流扭转及向外溅射的位置。     

Effect of the induced magnetic field on peristaltic flow of a couple stress fluid

We have analyzed the MHD flow of a conducting couple stress fluid in a slit channel with rhythmically contracting walls. In this analysis we are taking into account the induced magnetic field. Analytical expressions for the stream function, the magnetic force function, the axial pressure gradient, the axial induced magnetic field and the distribution of the current density across the channel are obtained using long wavelength approximation. The results for the pressure rise, the frictional force per wave length, the axial induced magnetic field and distribution of the current density across the channel have been computed numerically and the results were studied for various values of the physical parameters of interest, such as the couple stress parameter γ, the Hartmann number M, the magnetic Reynolds number Rm and the time averaged mean flow rate θ. Contour plots for the stream and magnetic force functions are obtained and the trapping phenomena for the flow field is discussed.     

强磁场中氢分子离子H_2~ 反键态能级的绝热变分计算

采用绝热变分近似方法 ,计算了均匀强磁场 (0 .5≤β≤ 10 0 0 )中H 2 的Δu,Φg,Γu,Hg 态 (无外磁场或外磁场较弱时为反键态 )的能级及原子核间的平衡距离 ,并与前人的结果进行了比较。     

Effects of rotation and magnetic field on the nonlinear peristaltic flow of a second-order fluid in an asymmetric channel through a porous medium

In this paper, the effects of both rotation and magnetic field of the peristaltic transport of a second-order fluid through a porous medium in a channel are studied analytically and computed numerically. The material is represented by the constitutive equations for a second-order fluid. Closed-form solutions under the consideration of long wavelength and low Reynolds number is presented. The analytical expressions for the pressure gradient, pressure rise, friction force, stream function, shear stress, and velocity are obtained in the physical domain. The effects of the non-dimensional wave amplitude, porosity, magnetic field, rotation, and the dimensionless time-mean flow in the wave frame are analyzed theoretically and computed numerically. Numerical results are given and illustrated graphically in each case considered. Comparison was made with the results obtained in the presence and absence of rotation, magnetic field, and porosity. The results indicate that the effects of the non-dimensional wave amplitude, porosity, magnetic field, rotation, and the dimensionless time-mean flow are very pronounced in the phenomena.