论文以托卡马克装置中的液态锂自由流动限制器或偏滤器为背景，通过实验和数值模拟方法研究了液态锂膜在展向磁场中的铺展和流动情况。　　在托卡马克装置中，采用液态锂作为第一壁有望解决未来聚变堆高功率长期稳定运行所面临的大部分难题，包括对实现长脉冲稳态运行、高能量约束等离子体、粒子控制和高密度放电、低的有效电荷数等，都有着重大意义。然而实现液态锂壁还有很多问题有待解决，包括液态锂膜在底板上的铺展问题;强磁场环境中锂膜流动的MHD阻力等。　　在实验方面，基于中国科学院大学工程科学学院磁流体力学实验室的2T电磁铁，搭建了一套高压氨气驱动的液态锂膜流研究实验台，利用该实验台研究了液态锂膜在不锈钢底板上的铺展性能及其在展向磁场中的MHD效应。结果发现:第一，液态锂在洁净的不锈钢底板上铺展性很差，但是通过对不锈钢底板进行锂浸润可以提高锂液在底板上的铺展性能。在经过锂浸润后的不锈钢底板上，锂膜能够完全铺展。然而经过锂浸润的不锈钢表面不能长时间保持浸润状态，随着锂液的流走以及表面氧化，锂膜流的铺展性能会再次变差，需要重新对不锈钢底板进行锂浸润。第二，在不锈钢槽道中，展向磁场会对完全铺展的液态锂膜流产生显著的MHD效应，在6°倾角的实验段中，外加0.25T的展向磁场强度就能够阻碍锂膜流至实验段下游。文中详细描述了不同雷诺数、不同哈特曼数下的液态锂膜流动状况，分析发现展向磁场对锂膜的影响主要是通过侧壁附近的电磁边界层引起的，导电侧壁会强化侧壁附近流体内的感应电流，从而产生洛伦兹力阻碍流体运动。随着磁场强度增大，两个侧壁电磁边界层厚度增大并最终交汇，然后交汇点向上游发展直至淹没锂膜发生器出口位置。第三，针对实验中出现的锂膜表面涡流现象进行了研究和分析。在维持磁场强度不变的情况下，如果关闭锂入口阀门，实验段中残余的锂液并不能因为重力而全部流至下游，残余锂液会在实验段底板上形成一对涡流，随着磁场强度增大，涡流向实验段上游转移，涡流转速降低。　　在数值模拟方面，利用中国科学院大学工程科学学院磁流体力学实验室开发的MHD-UCAS计算平台模拟了锂膜在展向磁场中流动的磁流体动力学效应。首先详细介绍了MHD-UCAS计算平台在磁流体动力学领域、气液两相流领域的算法和程序流程。利用该程序计算三维水薄膜流动，通过与已有的实验结果和数值模拟结果进行对比，验证了计算结果的准确性。其次模拟了三维液态锂薄膜的流动过程，与水膜流动结果对比发现锂膜流动与水膜流动状态有着很大的不同。当液膜厚度为0.215mm时，水膜流可以发展为马蹄铁形表面波，而锂膜流因为具有更大的表面张力只能发展为余弦表面波。具体对比分析了水膜流动与锂膜流动的表面波形、流体内部的速度分布等物理量。再次，对锂膜流动施加展向磁场后研究了液态锂薄膜在展向磁场中流动的MHD效应，结果发现展向磁场对锂膜流动的展向表面波有抑制作用，但是对液膜流向速度的阻碍效应并不明显。最后研究了绝缘槽道中液态锂膜流动受展向磁场的作用，结果发现在绝缘槽道中，对于雷诺数较小的层流流动，增加展向磁场会导致流速减小，锂膜厚度增加，而磁场越强，膜厚越大，这种阻碍作用越显著;但是当雷诺数较大时，液膜流动为随机波动状态，流体内产生了复杂的三维脉动流速，增加展向磁场后首先抑制了三维脉动流速，使膜流状态层流化，导致流向动能增加，膜厚减小;继续增大磁场时，磁场对流动的阻碍作用显现，磁场增大，膜厚增大。本文最后分析了流体内部速度展向梯度分布、流向截面电流涡量分布等物理量，对理解锂膜流动MHD效应提供了参考。