絕緣方管磁流體湍流大渦數(shù)值模擬研究.pdf

1、在熱核聚變反應堆包層內(nèi)流動的液態(tài)金屬在磁場作用下會產(chǎn)生磁流體動力學效應（MagnetoHydroDynamic,MHD）進而改變管內(nèi)的流場，對反應堆中液態(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液態(tài)金屬包層的應用具有重要的意義。近年來，對包層內(nèi)液態(tài)金屬MHD效應的研究也取得了很大發(fā)展，并且人們研究的重點也從層流研究逐漸轉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)對網(wǎng)格要求比較高，而帶來的計算量比較大，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狀態(tài)?，F(xiàn)有研究表明dynamic Smagorinsky model（DSM）在計算磁流體湍流時表現(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能分布；研究表明DSM比其他兩個模型在計算磁流體湍流時表現(xiàn)要好。接著通過對比平均速度、速度均方根、湍動能以及能譜來研究磁場對磁流體湍流的抑制作用和磁場對磁流體湍流的影響；隨后研究不同磁場強度對磁流體湍流的影響；計算結果表