金屬射流的MHD特性分析.pdf

1、磁流體應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)最先源于美國(guó)，主要用于航天產(chǎn)品。目前磁流體的研究和應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，滲透到了軍事、航空航天、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、核能等許多的領(lǐng)域。 本文中的金屬射流，是作為一種基于自由表面的流體來(lái)進(jìn)行研究的。由于自由表面流動(dòng)將產(chǎn)生表面的更新、波動(dòng)等現(xiàn)象，引起界面的不穩(wěn)定，電流與應(yīng)用磁場(chǎng)相互作用在流體中產(chǎn)生一個(gè)與流動(dòng)方向相反的洛侖茲(Lorentz)體積力，就是磁流體動(dòng)力學(xué)(MHD，MagnetoHydroDynamics)效應(yīng)。這種

2、MHD效應(yīng)可改變流體的流動(dòng)特性，對(duì)流體本身造成箍縮和扭曲等等改變。這些變化會(huì)有時(shí)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。 本論文首先對(duì)磁流體流動(dòng)的數(shù)值模擬方法進(jìn)行總結(jié)和概述，闡述了磁流體數(shù)值研究的主要方法和面臨的主要問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上以被動(dòng)電磁裝甲的金屬射流磁流體力學(xué)模型為基礎(chǔ)，利用基于大型計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT攜帶的MHD模塊中的用戶定義子程序，使用標(biāo)量輸運(yùn)方程的求解器，求解磁流體方程。使用MHD的κ-ε湍流模型，對(duì)液態(tài)紫銅金屬射流在

3、大脈沖電流作用下的電流密度、受到的電磁力、速度矢量圖和體積分?jǐn)?shù)四個(gè)方面進(jìn)行了仿真研究。 研究表明，在300KA大脈沖電流的作用下，產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠抑制自由表面的金屬射流的運(yùn)動(dòng)方向，表現(xiàn)為在流動(dòng)方向上流速變小，形狀上下拉長(zhǎng)變形，然后向上、向下發(fā)生濺射。隨著脈沖電流工作時(shí)間的增加，電流密度及電磁力密度相應(yīng)減小?？紤]了流體運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性，在給定的環(huán)境系數(shù)下模擬分析了金屬射流在磁場(chǎng)作用下的速度矢量分布和體積分?jǐn)?shù)。這些研究結(jié)果對(duì)自由表面金屬