绝缘壁通道上裂纹电极的MHD电位研究

本研究是在开展模拟涂层裂纹或未裂纹时的MHD压降实验研究时间时测量的裂纹电极间的MHD电位变化情况。实验段见文献（1）中的图1所示结构。用ΔV14、ΔV24分别表示余裂纹电极D1和D2与参考电极D4间实验测得的电位差,此外只选出具有一定代表性的电极间的电位差随雷诺数Re的关系曲线,即Re-Δ14和Re-ΔV24的实验曲线,其结果见图1－3所示。     

流体从分支管道流入引起的3维磁流体动力学效应

分支管道引起的磁流体动力学（MHD）效应是磁约束聚变堆液体金属包层或自冷包层的关键问题之一。然而,由于磁流体的复杂性和实验条件的限制,尤其2维（2D）和3维（3D）效应的实验数据还很少,分支管道的MHD效应实验结果尚未见报道,而且MHD压降理论值与实验值相差10％－25％,何种原因尚未深究。继开展流出分支管道引起的磁流体动力学（MHD）效应研究之后,我们利用国际合作渠道提供的仪器和国内唯一专门研究磁流体动力学效应液态金属回路,开展了3维和3维磁流体动力学效应实验研究。     

简化理论研究液态包层通道插件流体MHD效应

基于先前的普通管道中的MHD效应的实验结果和质量守恒定律(或液态流体不可压缩原理)、洛仑磁力定律和电荷守恒定律,再利用有源网络等效方法,发展出一种简化而有效的分析带通道插件(FCI)管道的磁流体动力学(MHD)效应的方法。简化理论预测结果表明：采用FCI可有效地降低MHD压降;FCI的电导率存在一个临界值时,当大于这个值时,中心区流速将小于边界区流速;管道结构、FCI电导率、液态金属种类等存在着一个最佳组合参数,能最有效地减少MHD压降。     

聚变堆同芯母管流速分布的MHD效应研究

磁约束聚变堆中的液态金属包层等部件处于磁场之中,在磁流体动力学效应的影响下,液态金属的流速分布及压降会随磁场不同而改变。本文基于相容守恒格式,对液态锂铅包层中的重要结构同芯母管,在磁场作用下的流速分布进行了数值模拟。对不同方向加磁场的计算结果表明,磁场会对其所在方向上的流动产生拉平效应,对于同芯母管而言,沿宽度方向所加的磁场能使流量在不同出口管道之间均匀分布,沿高度方向所加的磁场主要使同一出口管道中流速均匀分布,而对于管道间的流量分布作用较小。     

高特征参数下绝缘圆管内液态金属MHD效应研究

液态金属磁流体动力学(MHD)效应是聚变堆液态包层需要解决的关键问题之一。通过实验与数值模拟相结合的方法,研究了高特征参数下绝缘圆管内液态金属MHD效应,获得了强磁场下绝缘圆管内压降变化和流速分布的规律。研究结果表明,绝缘圆管内液态金属MHD压降随外加磁场强度的增加而线性增大,随管道内平均流速的增加也呈线性增长的关系,且压降实验结果与数值模拟及理论结果吻合较好;流速分布的特点为哈特曼层内流速变化剧烈,速度梯度大。基于压降的实验数据分析可得,强磁场环境下绝缘圆管中层流湍流的转换分界点约为Re/Ha=45。     

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。     

包层液帘的探索性研究

包层及其它真空室内部件由于承受了高辐照和高热载，是极易损伤的部件。为保护这些部件，一般在其面向等离子体的表面做第一壁设计。液态金属第一壁由于具有高排热、自我修复能力强等特点被视为可能的未来聚变堆第一壁之一。包层液帘就是用于保护包层的一种特别的液态金属壁设计。包层液帘的研究涉及金属的流动特性研究、流体的电磁学特性研究、磁路设计、流体的力学效应研究等诸多物理课题。     

液态金属自由表面射流在非均匀磁场下的磁流体力学效应研究

近年来，由于考虑液态金属作为偏滤器／限制器和第一壁的面对等离子体材料，液态金属自由表面受到越来越多的关注。原因在于液态金属自由表面具有高效的排热和吸热性能、能随强的中子辐照和高的表面热功率密度等特点，而这是未来先进聚变堆对偏滤器、限制器、第～壁材料所要求的。为此，美国启动了庞大的研究项目——ALPS／APEX，而各主要发达国家也展开这方面相关的研究工作。但是目前对于液态金属自由表面在聚变相关条件下的了解还是很有限的，特别是射流，这是由于射流在非均匀磁场下的行为太复杂：一方面是涉及流体力学的自由表面问题。另一方面是导致其更为复杂化的磁流体力学（MHD）效应。本文就液态金属自由表面射流在非均匀磁场下的稳定性展开研究，而研究其稳定性的关键在于它的磁流体力学效应。