Исследование гидродинамики затопленной струи жидкого металла, осложненной влиянием продольного магнитного поля


Авторы

Соколов М. А., Разуванов Н. Г.

Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская, 13, стр.2, Москва, 125412, Россия

Аннотация

Выполнены исследования гидродинамики затопленной струи жидкого металла при подъемном течении в продольном магнитном поле (ПМП). Подобное течение реализовано при внезапном расширении потока из отверстия трубы малого диаметра (5 мм) в трубу большего диаметра (25 мм). Эксперименты проведены на базе ртутного магнитогидрординамического стенда, расположенного в НИУ МЭИ с применением двухтермопарного корреляционного датчика скорости. Получены результаты, характеризующие эффект подавления низкочастотных пульсаций при наличии магнитного поля. Дополнительно сравниваются результаты расчета и эксперимента в диапазоне режимных параметров по числам Рейнольдса Re = 4300–7800, числам Гартмана Ha = 0–450. Результаты расчета удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными.

Ключевые слова:

магнитная гидродинамика, затопленная струя, продольное магнитное поле, жидкий металл, корреляционный метод, двухтермопарный зонд, ANES

Список источников

  1. ITER Organization. Annual report 2013.

  2. Wong C.P.C., Salavy J.F., Kim Y. et al. Overview of liquid me tal TBM concepts and programs // Fusion Engineering Design. 2008. Vol. 83. pp. 850–857.

  3. Ковалев С.И. Влияние продольного магнитного поля и термогравитационной конвекции на теплоотдачу при течении жидкого металла: Дисc. ... канд. техн. наук. М., 1988. 109 с.

  4. Свиридов В.Г. Исследование гидродинамики и теплообмена в каналах применительно к проблеме создания термоядерного энергетического реактора: Дисс. докт. техн. наук. М., 1989.

  5. Ковалев С.И., Муравьев Е.В., Свиридов В.Г. Новые аспекты теплообмена при течении жидкого металла в магнитном поле термоядерного реактора // Вопросы атомной науки и техники, сер. Термоядерный синтез. 1990. № 1. С. 32–37.

  6. Цой В.Р. Экспериментальное исследование пульсаций скорости в неизотермическом потоке жидкого металла в продольном магнитном поле: Дисс.  канд. техн. наук. 1989. 132 с.

  7. Шпанский С.Ю. Теплообмен жидкого металла в канале применительно к проблеме создания термоядерного реактора-токамака: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 1996. 112 с.

  8. Разуванов Н.Г. Лабораторное моделирование теплообмена жидкого металла в условиях реактора-тока-мака: Дисс.  канд. техн. наук. М., 1997. 122 с.

  9. Артемов В.И., Яньков Г.Г., Карпов В.Е. и др. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена в элементах теплотехнического и энергетического оборудования // Теплоэнергетика. 2000. № 7. с. 52–59.

  10. Генин Л.Г., Листратов Я.И., Свиридов В.Г. и др. Экспериментальные исследования гидродинамики и теплообмена жидких металлов в магнитных полях // Вопросы атомной науки и техники. Серия: термоядерный синтез. № 4. 2003. С. 35–44. DOI: 10.2236 4/mhd.52.1.20

  11. Sviridov V.G., Razuvanov N.G., Ivochkin Yu.P. et al. Liquid Metal Heat Transfer Investigations Applied to Tokamak Reactor // The International Heat TransferConference IHTC14 (August 8–13, 2010, Washington, DC, USA.). p. 1–8. DOI: 10.1115/ihtc14-22369

  12. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Изд. 5-е перераб. и доп. М.: Атомиздат, 1979. 416 с.

  13. Лучинкин Н.А., Разуванов Н.Г., Беляев И.А. и др. Теплообмен в жидком металле при подъемном течении в трубе в поперечном магнитном поле // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58. № 3. С. 426–436. DOI: 10.31857/S0040364420030126

  14. Belyaev I.A., Biryukov D.A., Pyatnitskaya N.Y. et al. A Technique for Scanning Probe Measurement of Temperature Fields in a Liquid Flow // Thermal Engineering. 2019. Т. 66. № 6. pp. 377–387. DOI: 10.1134/S0040601 519060016

  15. Ивлеев В.М., Левин В.Б. Ламинаризация затопленной струи электропроводной жидкости продольным магнитным полем // Изв. АН СССР. МЖГ. 1989. № 6. С. 35–40. DOI: 10.1007//BF01050015.

  16. Hussein H.J., Capp S.P., George W.K. Velocity mea-surments in a high-Reynolds-number, momentum-conser-ving, axisymmetric, turbulent jet // J. Fluid Mech. 1994. Vol. 258. pp. 31–75. DOI: 10.1017//S002211209400323X

  17. Nickels T.B.  Perry A.E. An experimental and theoretical study of the turbulent coflowing jet // Journal of Fluid Mechanics. 1996. Vol. 309. pp. 157–183. DOI: 10.1017/ s0022112096001590

  18. Boersma B.J., Brethouwer G., Nieuwstadt F.T.M. A numerical investigation on the effect of the inflow conditions on the self-similar region of a round jet // Phys. Fluids. 1998. Vol. 10. pp. 899–909. DOI: 10.1063/1.8 69626

  19.  Sajben M., Fay J.A. Measurement of the growth of a turbulent mercury jet in a coaxial magnetic field // J. Fluid Mech. 1967. Vol. 27. pp. 81–96. DOI: 10.1017/S002211 2067000060

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025