导电流体流经外加非均匀局部磁场时会在流体内部产生一个与流动方向相反的洛仑兹力。这种非接触式力被广泛应用于冶金(如电磁搅拌)和流动测量(如洛仑兹力速度仪)等。本文以非均匀局部磁场下导电流体流动和传热为研究对象，主要采用数值模拟和与已有实验对比相结合的方式对磁钝体涡流形成、尾迹时空演化机理及其对流动和传热的影响规律进行了研究；以磁钝体作扰动体，研究其对流体绕流下游串列非流线型钝体时的流动和换热特征的影响机制。主要研究内容及获得的结果如下：　　首先，数值模拟研究了三维矩形通道内导电流体流经非均匀局部磁场时的流动特点及其对通道内对流换热的影响。结果显示，在合适的磁约束因子(κ)、相互作用参数(N)和雷诺数(Re)时，导电流体流经非均匀局部磁场可形成稳定的双涡结构(内部磁涡，如N=9，Re=100和κ=0.4)或稳定的六涡结构(内部磁涡、连接涡和附着涡，如 N=9，Re=400和κ=0.4)，即出现与固体钝体绕流中类似的现象—在流体局部区域内形成磁钝体(Magnetic obstacle)。当相互作用参数和雷诺数为定值时，随磁约束因子的增加，稳定涡流结构将会消失而仅仅出现流动分叉现象。随雷诺数的增大(如Re=500)，磁钝体稳定六涡结构中的附着涡会交替地脱落而形成类似于固体钝体尾迹中的卡门涡街。附着涡脱落频率随通道阻塞率(β)的增大而增大，且连接涡对在通道阻塞率较大(如β＞0.2)时不能稳定地共存。当通道展向宽度(Ly)足够大(如β≤0.2)时，附着涡脱落频率几乎不受磁约束因子、相互作用参数和雷诺数的影响，且连接涡对能稳定地存在。磁钝体尾迹的不稳定性比稳定涡流结构可以更显著地促进通道中的对流换热；且通道中的对流换热能力与磁约束因子成正比，与阻塞率成反比。(国际著名传热传质期刊ASME Journal of Heat Transfer和International Communications in Heat and Mass Transfer的审稿专家评论此部分内容为This kind of flow has been analyzed in the past but still is far from being completely understooD.In particular，to the best of my knowledge，the heat transfer problem of this flow has not been analyzed before，so that results of this paper are valuable.)　　其次，研究了来流速度、磁钝体间隙率(ξ)和外磁场强度对单排磁钝体阵列尾迹演化、相邻钝体尾迹间相互作用机制及其对通道中对流换热的影响。研究发现，随来流速度的增加，磁钝体阵列涡流结构形成与演化规律和孤立磁钝体的类似。磁钝体阵列相邻尾迹涡流间的相互作用随来流速度的减小和磁钝体间隙率的增大而减弱。当尾迹涡流间相互作用较弱时，磁钝体阵列尾迹涡脱落规律与孤立磁钝体的相似。当惯性力较小时(如Re=600)，随磁场强度的增加，磁钝体阵列尾迹会从不稳定回归稳定；当惯性力较强时(如Re=900)，通道芯部的两个磁钝体尾迹涡流会向临近的尾迹扩展而扰动整个尾迹区，从而使得附着涡无明显的脱落主频。磁钝体阵列较孤立磁钝体对换热的促进作用更显著。在不稳定流动中，换热增量随来流速度和磁场强度的增加而增大，随磁钝体间隙率的减小而增大；当来流速度和磁场强度为定值时，综合换热性能在ξ=2时有最佳值。(国际著名传热传质期刊 International Communications in Heat and Mass Transfer的审稿专家评价此部分内容为The authors present an interesting study of flow and heat transfer in a duct with an array of magnetic obstacles(side-by-side) for various separations among them. The paper provides useful information related to the dynamic and thermal behavior of the flow.)　　第三，研究了磁钝体作为上游扰动体时对导电流体绕流下游圆柱/方柱的流动和换热的作用，并对比分析了磁钝体对圆柱和方柱的作用效果。结果表明，磁钝体和圆柱/方柱间的区域内存在两种明显的流动模式：空穴模式和尾流撞击模式。钝体间距较小时为空穴模式，间距较大时为尾流撞击模式。两种模式下磁钝体都可以减小下游圆柱/方柱的阻力，而空穴模式时的减阻效果更好。磁钝体引入的压降损失与下游钝体的截面形状有关，磁钝体对方柱阻力的减小要高于磁钝体所引入的压降损失。下游钝体迎风面与周围流体的换热能力明显减弱，从而使得下游钝体与周围流体的整体对流换热能力降低。