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托克马克装置中面向等离子体部件在不同的位置存在很大的温差，导致面向等离子体部件表面液态金属产生自由对流。以此为背景，实验研究液态金属受横向磁场影响下竖直壁面上的自由对流换热规律。实验采用K型热电偶测量环境与壁面两侧的温度，利用多普勒超声波测速仪测量壁面上的液态金属速度，分析不同磁场强度和加热热流密度条件对竖直平板外表面的流动与换热影响规律。研究表明：竖直平板的局部换热系数与特征长度成反比，即距加热平板起始段越远换热越弱，同时增强加热功率使表面换热系数增加。在强磁场条件下，壁面边界层的流动与换热均普遍被抑制；但是在弱磁场下，增加磁场会强化平板表面的自由对流与换热，根据实验结果发现该转折点出现在磁相互作用数为1~4的范围。 相似文献
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聚变堆面向等离子体第一壁需要承受高强度的中子辐照和表面热负荷,普通材料难以满足要求,采用流动的液态金属作为面向等离子体第一壁是一种有效的解决途径。液态金属作为第一壁的关键前提是需要解决其在壁面均匀铺展的问题,以及需要研究在外加磁场条件下液态金属与壁面的换热特性,已有研究表明微槽道表面结构有助于液态金属的铺展。本文以液态金属镓铟锡合金为工质,通过实验研究在外加均匀磁场条件下,液态金属在微槽道中的流动与换热特性以及无磁场条件下液态金属在微槽道中的流动与换热特性,并对比两种不同工况下实验结果的差别,研究磁场对液态金属在微槽道中流动与换热的影响。 相似文献
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研究在展向磁场作用下，液态金属GaInSn膜流在有机玻璃方腔多层通道中的流动特性。实验首次采用3台激光轮廓测量仪同时捕捉3个位置的液膜表面2D轮廓变化，实现液膜厚度测量。研究结果表明：在有机玻璃通道内，液膜表面波动随流动雷诺数的增大而明显增加；引入的展向磁场有效地抑制沿磁场方向的表面波动，而对沿流向的波动影响较小。在液膜平均厚度变化方面，随磁场的增强，液膜厚度在较小雷诺数时减小，在中等雷诺数时先减小后增大，在大雷诺数时单调增大。同时，磁场对流动的阻碍作用在大雷诺数下表现得较为明显。相比单层膜流实验结果，多层膜流装置有效地改善膜流铺展性，更易实现在表面的大面积铺展。 相似文献
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为研究液态金属在磁场和壁面不同导电特性下的自然对流换热规律,对磁场作用下三维封闭方腔内的液态金属自然对流进行了数值模拟. 研究表明:当没有外加磁场时,模拟结果与已有实验结果相符;当存在外加磁场时,三维方腔内的流动和换热出现较大变化. 由于液态金属在磁场中运动产生感应电流,感应电流与外加磁场相互作用产生一个与运动方向相反的洛伦兹力,抑制了流动和液态金属的自然对流换热. 通过绝缘边界和导电边界的研究结果对比表明,壁面导电性能对于磁流体流动和换热产生很大影响. 相似文献
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采用Bejan提出的新计算模型,模拟计算水平堆积紧密接触品字形三圆管在空气中自然对流的换热过程。在普朗特数Pr=0.707 0,瑞利数10≤Ra≤106的范围内,得到该结构的稳态温度场和流线场、以及局部和平均努赛尔数随Ra变化的结果。在该结构中,两圆管之间相邻部分的空间会形成旋涡;局部努塞尔数Nuθ的最大值出现在140°附近,且随着Ra的增加而增大。同时,获得该结构的平均努塞尔数Nu随Ra变化的经验公式,进而可直接计算出自然对流换热系数,为工业应用提供参考。 相似文献
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磁场中液态金属射流的流动行为研究对聚变装置强磁场环境下液态金属第一壁的实现极为重要。对处于横向水平磁场中的液态金属竖直射流进行三维的直接数值模拟，主要对小We数情形射流在不同磁场强度下的破碎行为进行研究。模拟发现，在磁流体动力学效应下，液态金属射流的稳定性得到明显的增强，其破碎长度随着磁场强度的增大而增长。同时，液态金属射流在磁场中破碎后形成的液滴随着磁场强度的增大而逐渐减小。磁场强度越大，洛伦兹力使射流界面扰动波的波长变得越长。对于较大We数情形，磁场对射流的界面扰动影响更为明显。射流界面处的膨胀波及正弦波扰动由三维变为明显的二维状态，射流的稳定性也因此明显增强。 相似文献
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基于高速摄影系统,开展无磁场及水平磁场下液态金属三维自由射流实验,实现对无氧环境中最大We数为400、最大Ha数为30的液态镓铟锡（GaInSn）射流破碎形成液滴过程的观察。从射流形态、表面扰动和破碎长度3个方面分析射流破碎特性。无磁场时,射流呈现9种不同形态,表面扰动呈现膨胀波和正弦波两种形式,且随着We数的增大,扰动振幅先减小后增大,破碎长度先增大后减小。当施加水平磁场时,射流呈现4种典型形态,射流前缘在垂直磁场线方向呈扁平状,沿磁场线方向呈椭圆状,且随着Ha数的增大,射流破碎长度整体呈现增长趋势,但在部分工况下会出现减小的现象。 相似文献
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未来聚变堆中,液态金属作为最有前景的面向等离子体部件之一,会同时受到超强磁场和高温等离子体的作用,离开原位置而进入堆芯等离子体中.本文列出3种具有代表性的不稳定现象并进行综合分析:1)由等离子体轰击液态金属引起的溅射现象,2)液态金属在磁场和电场共同作用下直接进入等离子体的飞溅现象和3)已经进入等离子体内部的金属液滴再次落下与液膜发生碰撞的现象.前人已经对溅射和液滴撞击液膜现象进行了深入研究.本文对前人的研究成果进行整合与分析,提出新的实验构想,探究磁场和电场作用下液态金属飞溅现象的形成机理.实验研究发现液态金属自由表面会逐渐长高,直至液态金属发生自由表面飞溅,飞溅的液滴能脱离液态金属"山峰"并落下,伴有二次液滴的形成. 相似文献
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采用分子动力学模拟方法对平板间液态金属的流动换热过程进行模拟.研究液态金属的微观热输运过程,左右两侧平板采用Cu原子作为恒温固壁,液态金属Pb处于平板间,以FCC结构为初始排列.模拟结果表明,在平板间的液态金属温度分布呈线性变化;不同温度下液态金属在恒温平板间的热输运模拟过程表明,平板间液态金属的热导率随温度的升高而增加,呈现线性变化.当在系统上施加一个重力加速度时,平板间未出现明显的自然对流,表明在微尺度下,边界阻力和粘滞力抑制了液态金属的自然对流. 相似文献
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液态金属作为聚变堆中的液态第一壁,在强环形磁场与等离子体电流的共同作用下,产生指向等离子体的电磁力,发生不可控的金属液滴飞溅现象,严重威胁聚变堆的安全性和稳定性。使用一种毛细槽道结构,它不仅可以增大液态金属与壁面的接触面积,使黏附力增大;而且它会大大削减润湿阻力和电磁力的作用,达到抑制飞溅的效果。液态金属表面的稳定性,可通过提高表面的润湿性以及表面结构的合理选择来改善。本实验分析毛细槽道结构抑制液态金属飞溅的原理和效果,并研究飞溅过程中表面结构对抑制效果的影响。 相似文献
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核聚变装置限制器有效地屏蔽来自器壁的杂质，排出来自中心等离子体的粒子流和热流。液态金属可以较好地完成这一任务。液态金属具有导热性强、液相温度范围大和易于补充等特性，是未来聚变反应堆面向等离子体部件的主要备选材料之一。限制器的不同位置存在较大的温差，在表面张力驱动下液态金属自由表面形成热毛细对流。该热毛细对流受到聚变堆强磁场的影响。通过建立导电流体自由表面热毛细对流实验系统获得可视化的实验结果，研究温差变化和强磁场参数对导电流体自由表面热毛细对流的影响规律，深入分析该过程对液态金属在未来聚变堆面向等离子体部件的成功应用具有重要意义。 相似文献
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微粗糙壁面上高速气流的流动和传热特性是当前关注的问题。以半无穷长正弦波状板作为微粗糙壁面模型，使用OpenFOAM程序，数值研究不同来流参数和不同波幅的正弦波状板流动。结果表明，在波状壁流动中，壁面热流系数CQ与总阻力系数CD呈现出直接关联，CQ/CD是表征粗糙壁流动与传热特性的关键参数。对于附着型流动，CQ/CD仅取决于粗糙度与边界层厚度之比，即等效粗糙度h；而流动产生分离后，CQ/CD不再随粗糙度变化，仅与波状板相似变化后的位置参量有关。 相似文献
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一个含三次多项式的非线性偏微分方程的孤立波 总被引：1，自引：1，他引：0
用动力系统分支方法研究了含三次多项式的非线性方程un -c20 uxx u3 αu2 βu-γ=0 .给出了参数空间的划分 ,在各种参数条件下得到了孤立波的个数 . 相似文献
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内孤立波是陆架陆坡区一种常见的现象。本文借助于一个两层非静力近似模式（Gerkema,1996）模拟分析了内孤立波在陆架生成及传播特性,并与已有的观测资料进行了比较分析。结果表明,正压潮与地形相互作用激发生成内潮,内潮在向岸传播过程中,由于正压潮流及自身的非线性作用而发生分裂,受频散作用的影响进一步演化成内孤立子波列。而对于离岸传播的内潮,由于较强的频散效应,非线性与频散在较大尺度上达到平衡,从而使得波形呈现椭圆余旋波的特征。 相似文献
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液膜流动现象广泛地存在于各种工业过程中，液膜流动过程中各参数高精度测量对于理解相关过程及其传热机理至关重要。基于激光吸收光谱技术研究水平管外降膜蒸发过程中液膜厚度变化，通过测量管壁和液膜温度计算出液膜传热系数，对不同喷淋密度（0.16/0.24/0.32 kg/（m·s））和管内热水进口温度（40/50/60℃）下液膜厚度及传热系数的变化进行分析。结果表明，液膜平均厚度和传热系数随喷淋密度的增大而增大。当管内热水进口温度恒定时，随着喷淋密度的增大，传热系数随厚度的增大而增大；当液膜喷淋密度恒定时，随着管内热水进口温度的增大，厚度基本不变，传热系数增大。 相似文献
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针对低压密闭腔体内水膜的加热蒸发现象,利用斐克扩散定律构建一维蒸发模型。基于饱和水温度和压力的对应关系,发展一种确定扩散边界层厚度的方法。搭建水膜低压加热蒸发的实验系统,实验研究不同压力条件下水膜的蒸发质量和温度随时间的变化。通过对比蒸发质量和温度变化的模型预测结果和实验结果,发现二者数据的吻合度较高,表明该模型能够较为准确地预测低压加热条件下的水膜蒸发特性。基于当前的数学模型,进一步研究真空压力、加热热流密度和蒸发容积对水膜蒸发速率、蒸发质量和蒸汽压力的影响。研究发现,压力越低、加热热流密度越高和蒸发容积越大,水膜的蒸发速率越大,达到饱和状态的时间越短。 相似文献
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基于双边界层理论,建立含CO2的蒸汽在竖直平板表面凝结换热模型。CO2的存在极大恶化了凝结换热性能。在CO2浓度一定时,随着过冷度的增加,热流密度逐渐增大,凝结换热系数逐渐减小,界面温度近乎线性降低;随着CO2浓度的增大,凝结换热系数迅速降低,界面温度逐渐增大。CO2的存在使得凝结液膜表面形成一层气膜,随过冷度的增大,液膜厚度逐渐增加,气膜厚度逐渐减小,但气膜厚度要比液膜厚度大一个数量级;随着CO2浓度的增大,液膜厚度与气膜厚度均在减小,但气膜热阻与液膜热阻的比值逐渐增大,并且在高浓度CO2情况下,气膜热阻成为主导热阻。 相似文献