熱核聚變液態(tài)包層中液態(tài)金屬在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下流動(dòng),液態(tài)金屬受到強(qiáng)磁場(chǎng)的影響產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用,產(chǎn)生洛倫茲力,引起磁流體動(dòng)力學(xué)(Magnetohydrodynamics,MHD)效應(yīng)。MHD效應(yīng)使包層中液態(tài)金屬的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,影響包層的傳熱和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男�。MHD效應(yīng)與雷諾數(shù)、哈特曼數(shù)、電導(dǎo)率以及幾何形狀等因素有關(guān),因此厘清MHD效應(yīng)產(chǎn)生的物理機(jī)制及其影響,對(duì)工程中包層的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。本文首先選擇大渦模擬方法CSM模型、采用Map湍流邊界條件對(duì)均勻磁場(chǎng)下絕緣圓管中磁流體湍流進(jìn)行數(shù)值模擬。由模擬結(jié)果分析可知,管道中磁流體速度和電流的分布特點(diǎn),磁場(chǎng)對(duì)湍流的脈動(dòng)速度的抑制具有各向異性;壁面的摩擦系數(shù)與Zikanov模擬和Hartmann實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。結(jié)果表明了上述采用的圓管網(wǎng)格、邊界條件、LES和CSM模型是可行的,為后續(xù)圓管磁流體湍流的數(shù)值模擬提供參考。進(jìn)一步對(duì)均勻磁場(chǎng)下導(dǎo)電圓管中磁流體層流進(jìn)行數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果表明,相同雷諾數(shù)和壁面電導(dǎo)率條件下,哈特曼數(shù)越大,速度邊界層變得越薄;核心區(qū)速度受到磁場(chǎng)的抑制作用越強(qiáng),速度變得越小,核心區(qū)Robert層里流體向...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 磁流體管道流國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
    1.3 磁流體管道流研究存在的不足
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 磁流體動(dòng)力學(xué)方程及數(shù)值方法
    2.1 磁流體動(dòng)力學(xué)基本理論及控制方程
        2.1.1 磁流體動(dòng)力學(xué)基本理論
        2.1.2 磁流體動(dòng)力學(xué)基本控制方程
    2.2 常用的數(shù)值計(jì)算方法
        2.2.1 有限差分法
        2.2.2 有限元法
        2.2.3 有限體積法
    2.3 CFD軟件的選擇
        2.3.1 CFD開源軟件OpenFOAM
        2.3.2 CFD軟件的比較
    2.4 湍流數(shù)值模擬方法
        2.4.1 直接數(shù)值模擬
        2.4.2 大渦數(shù)值模擬
        2.4.3 雷諾時(shí)均方程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 絕緣圓管磁流體湍流大渦數(shù)值模擬
    3.1 算例設(shè)置
        3.1.1 計(jì)算參數(shù)設(shè)置
        3.1.2 幾何模型及邊界條件
        3.1.3 網(wǎng)格設(shè)置
        3.1.4 大渦模擬及CSM模型
    3.2 湍流模擬結(jié)果分析
        3.2.1 速度分析
        3.2.2 電流分析
        3.2.3 摩擦系數(shù)分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 導(dǎo)電圓管磁流體層流數(shù)值模擬
    4.1 均勻磁場(chǎng)導(dǎo)電圓管層流
        4.1.1 幾何模型及邊界條件
        4.1.2 計(jì)算參數(shù)及網(wǎng)格設(shè)置
        4.1.3 速度分析
        4.1.4 電流分析
        4.1.5 壓降分析
    4.2 非均勻磁場(chǎng)導(dǎo)電圓管層流驗(yàn)證
        4.2.1 幾何模型和計(jì)算參數(shù)
        4.2.2 速度驗(yàn)證
        4.2.3 壓降驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
第五章 導(dǎo)電圓管磁流體湍流數(shù)值模擬
    5.1 參數(shù)設(shè)置
        5.1.1 幾何模型及邊界條件
        5.1.2 網(wǎng)格設(shè)置
        5.1.3 計(jì)算參數(shù)
    5.2 磁流體湍流結(jié)果分析
        5.2.1 磁場(chǎng)入口段和上升段速度分析
        5.2.2 磁場(chǎng)下降段和出口段速度分析
        5.2.3 截面上瞬時(shí)速度分布
        5.2.4 磁場(chǎng)均勻段速度數(shù)值解和實(shí)驗(yàn)解
        5.2.5 壓降分析
        5.2.6 電流分析
        5.2.7 橫向湍動(dòng)能
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄一
附錄二



本文編號(hào)：3813704