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从聚变动力堆系统的研究发展趋势来看，液态金属包层由于许多优点而具有非常大的吸引力，成为聚变堆研究的重要方向和热点课题。然而，导电的液态金属在液态包层中横穿聚变强磁场流动时，造成导电流体与磁场相互作用的磁流体动力学(MHD∶MagnetoHydro Dynamics)效应。这种MHD效应可改变流体的流动特性，对流动产生阻力，造成额外的MHD压降和驱动功率，具有改变流体传热特性等问题。
本文在对世界上典型液态包层总结和概述的基础上，阐述了液态包层中的MHD问题，以及MHD效应与热工水力学的关系，并对相关问题进行分析。利用研发的基于大型计算流体力学软件FLUENT的用于三维导电流体与均匀/非均匀磁场相互作用的MHD模拟程序，对中国FDS系列液态金属LiPb包层和ITER中国液态金属双功能LiPb实验包层模块(DFLL-TBM)等中的MHD效应以及MHD效应对包层热工水力学的影响进行了研究分析。对液态金属LiPb流体在聚变次临界堆嬗变(FDS-Ⅰ/DWT)包层“香蕉形”模块内流动的MHD效应进行计算分析，获得了LiPb在包层上部弯曲拐点段、下部弯曲拐点段和中间长弧形管道内流动的速度场、压力场和温度场分布。研究了管壁-流体电导比值对MHD流体高速射流和湍流结构的影响机制，为DWT包层的设计研究和下一步的改进给出了建议。考虑到聚变发电反应堆双冷LiPb(FDS-Ⅱ/DLL)包层中液态金属的极向流道相对短，环向和径向流道相对多而复杂的特点，对LiPb流体在DLL包层内规则直管和复杂管形内流动的MHD效应问题进行了理论分析和数值模拟，重点研究了突缩/突扩管道内的液态LiPb的MHD问题。并给出了DLL包层管网内流动引起的MHD压降和驱动功率，为包层的结构和热工水力设计提供参考。利用研发的MHD程序对ITER/DFLL实验包层模块内的液态LiPb流动进行数值模拟和分析，获得了速度场和压力场分布，局部流动特征与传热之间相互关系。在进口供给箱内LiPb的流场的数值模拟基础上，优化了供给箱的分流设计。对DFLL-TBM的结构设计和热工水力学方案提出改进建议。