絕緣方管磁流體湍流大渦數(shù)值模擬研究.pdf

1、在熱核聚變反應(yīng)堆包層內(nèi)流動(dòng)的液態(tài)金屬在磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生磁流體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)（MagnetoHydroDynamic,MHD）進(jìn)而改變管內(nèi)的流場(chǎng)，對(duì)反應(yīng)堆中液態(tài)包層的熱傳遞造成很大的影響。因此，磁流體湍流的研究對(duì)液態(tài)金屬包層的應(yīng)用具有重要的意義。近年來(lái)，對(duì)包層內(nèi)液態(tài)金屬M(fèi)HD效應(yīng)的研究也取得了很大發(fā)展，并且人們研究的重點(diǎn)也從層流研究逐漸轉(zhuǎn)換到自然界和工程界更加普遍的湍流研究中。
　　鑒于直接數(shù)值模擬(Direct numberical

2、simulation,DNS)對(duì)網(wǎng)格要求比較高，而帶來(lái)的計(jì)算量比較大，所以本文采用大渦模擬方法（large eddy simulation，LES）研究金屬流體在方管中的流動(dòng)狀態(tài)。現(xiàn)有研究表明dynamic Smagorinsky model（DSM）在計(jì)算磁流體湍流時(shí)表現(xiàn)較好。所以本文研究DSM、Smagorinsky model（SM）以及dynamic one equation model（DOM）這三種模型在計(jì)算磁流體管道流中的

3、適用性。
　　首先基于開源CFD軟件OpenFOAM開發(fā)出低磁雷諾數(shù)的磁流體湍流LES模擬的求解器，并分別研究了該求解器在低雷諾數(shù)和高雷諾數(shù)的表現(xiàn)；接著分別比較三種模型在磁流體管道流中的平均速度、速度均方根以及湍動(dòng)能分布；研究表明DSM比其他兩個(gè)模型在計(jì)算磁流體湍流時(shí)表現(xiàn)要好。接著通過(guò)對(duì)比平均速度、速度均方根、湍動(dòng)能以及能譜來(lái)研究磁場(chǎng)對(duì)磁流體湍流的抑制作用和磁場(chǎng)對(duì)磁流體湍流的影響；隨后研究不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁流體湍流的影響；計(jì)算結(jié)果表