磁流体湍流的数值模拟研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eva37
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在磁场作用下的磁流体动力学(magnetohydrodynamic)研究对于核聚变反应的发展有着非常重要的作用。核聚变反应堆中包层中的流体金属主要功能包括反应堆中氚的增殖、产生聚变能后能量的转换以及屏蔽反应过程中产生的辐射,而磁场的存在是为了采用磁性约束将高温等离子体约束在一定的范围内,包层内的金属流体在磁场作用下的流动会引起磁流体动力学效应(MHD效应),MHD效应会改变流体的流线模式、流动特性以及包层内流体的压降问题。液态金属MHD流动的研究与冶金、核聚变反应等很多前沿科技密切相关。金属流体在包层中流动,由于受到外加磁场的作用流体内会产生感应电流,感应电流又在磁场作用下产生与流动方向相反的洛伦兹力,从而影响其流动速度。管道流中有两种不同的边界层:哈特曼层和边界层,两个边界层都很薄,但由于其通过很大的电流密度,所以要在其层内划分一定数量的网格,这样就给所要研究的数值模拟大大增加计算量。近年来,对于包层内金属流体MHD流动的数值模拟研究有了很大的发展,而人们研究的重点也从之前的层流逐渐转到自然界和工程中更加普遍的湍流模型上。湍流是自然界中普遍存在的一种复杂流动,但人们对于湍流机理的研究认识以及MHD湍流的数值模拟方法仍处于探索阶段,本文将采用大涡数值模拟方法对磁流体湍流进行数值模拟。用开源CFD软件OpenFOAM开发出适合本论文研究的磁流体湍流MHD求解器,先对开发出的MHD求解器进行验证,验证其正确性。用开发的MHD求解器对不同的算例进行数值计算,我们可以看出随着计算的不断进行,流体的截面速度不断呈现压平的趋势,中心速度下降,靠近侧壁速度相应升高。观察方管截面速度云图和速度矢量我们可以看出管道流内湍流流体是有涡流出现,在垂直方向加上磁场后,磁场对速度有个“压平”趋势,涡流也相应减少,速度矢量更多的向四角以及拐角靠近哈特曼层的地方靠近。通过Y+=15的靠近壁面处瞬态速度可以很清楚看到湍流流体中的高速和低速区域,加上y方向磁场后湍流的高低速带会沿着流动方向被拉伸而呈现“长条状”。我们又对不同的算例进行数值模拟,比较了雷诺数分别为Re=4300、Re=5300,而哈特曼数同为Ha=23的平均速度和脉动速度对比,通过平均速度和脉动速度可以更直观的看出雷诺数较大的速度曲线受洛伦兹力影响压平效果较明显,湍流强度也较大。同时又比较了雷诺数为Re=5300,哈特曼数分别为Ha=23、Ha=46的平均速度和脉动速度对比,通过对比可以发现磁场越强、哈特曼数越大对于磁流体湍流有越强的抑制作用。
其他文献
中国现代舞编创应该首先了解中国观众的心理,然后以此来对照所创作人物的内心情感,逐一把握动作在舞蹈中的作用,包括启动、发力方式、视线等等,逐渐摸索出具有本土意识的中国
体育作为学校教育的重要组成部分,逐渐受到学校乃至整个社会的重视。然而,近年来中学生的体育伤害事故屡见不鲜,由此而引发的法律纠纷也随之而来,严重影响了学校体育活动的正
本文通过实证研究,对中国中央政府关于2008北京奥运和三鹿奶粉事件举行的新闻发布会的文本进行比照分析,并结合对"接受端"的反馈研究发现,在国家形象传播中,存在两大基本问题
事业单位人事制度改革中面临的重点和难点是用人制度和分配机制,其核心就是事业单位人力资源的激励机制。本文根据时代要求和外部环境的变化从多方面、多角度对事业单位人力
文章首先回顾了西方美术教育发展的四种模式,接着阐述了西方美术教育发展模式对我国美术教育的影响,主要从美术教育培养模式、因材施教、课程设置和课程结构等角度。
国家形象传播研究是这几年学术界的一个研究热点,但此研究的一些基本问题尚待厘清。诸多研究将国家(政府)形象传播与民族形象传播混为一谈,不加区分,因此从政治学的高度对此
介绍了工科毕业设计的现状,指出了毕业设计存在的诸如选题定位不符、教师准备不充分及学生 不重视等问题。针对这些问题,从毕业设计选题、过程管理、指导教师的工程意识及运
<正>宁山路小学2009年率先在皇姑区选择并坚持不懈地开展生本教育。宁山路小学是一所有着深厚文化底蕴的名校。靠曾经的辉煌、名校的效应、不搞什么改革日子也过得舒舒服服、
防范风险是各行各业不容忽视的重要工作,资产评估风险既然存在,就必须加以防范,否则将直接影响资产评估行业的健康发展。资产评估风险是指因资产评估人员执业达不到专业标准
随着我国经济的不断高速发展,人均GDP保持着8%的增长速度,加上人们生活水平的不断改善。但在各大城市的建设中却蕴藏着十分严重的环境问题,即城市污染已经离我们越来越近,大