阐述包层带通道插件磁流体方管层流数值模拟设计

论文导读：通道插件论文本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-6ABSTRACT6-10第一章绪论10-181.1探讨的背景及作用10-121.2国内外进展情况12-131.3磁流体动力学效应的探讨13-161.4聚变相关技术的运用161.5本论文探讨的主要内容16-18第二章计算流
摘要：国际热核聚变实验堆将为安全利用核聚变能的科学可行性及相关技术提供测试平台。其中,实验包层模块是公认的国际热核聚变实验堆的关键技术之一。它主要用于氚的增殖和将聚变能转化为可利用的热能。经过多年的进展,实验包层模块取得的了显著的成果。液态双冷锂铅实验包层模块被认为最具竞争力的候选包层之一。液态金属作为冷却材料时受到约束等离子体的环向强磁场(5-15T)的作用。由此当液态金属锂铅在包层内流动时因外加强磁场而产生的磁流体动力学效应,将会在管内产生额外的MHD压降,转变管内的流场分布。MHD压降随实验包层结构材料与液态金属的相对电导率的增加而剧烈增加。由此减小MHD压降的关键就在于增加实验包层结构的电绝缘性。目前国内外倾向的做法是采取通道插件结构来降低电导率,它是指在包层管壁内侧再增加一层碳化硅材料的绝缘层。通道插件将通道的流体分成两个不同流动状态区的,希望通过碳化硅材料的低电导和开孔或开槽平衡压力,使中心区流速高、边界区流速低以而大大降低MHD压降。文中简要介绍了国际热核聚变实验堆的背景、计划、进展历程,介绍了实验包层模块,并着重浅析了国内外在降低磁流体动力学效应上的探讨成果和近况。本论文重点是基于FLUENT软件MHD模块中的磁感应方程法求解磁流体方管层流不足,并浅析其结果。并给出基于FLUENT软件求解MHD不足时,结构网格模型中轴向网格步长的要求。本论文首先分别对不同哈特曼数(Ha=100和Ha=400)方管导电壁磁流体层流进行数值模拟。以矩形方管磁流体层流的数值模拟为基础,进一步对Ha=400时带通道插件方管下不同压力平衡槽宽度(2mm和6mm)的方管层流进行数值模拟探讨。根据数值模拟结果显示,普通方管层流外加磁场之后,使得截面速度更加平均化,入口长度大大缩小,而压力梯度却极大的增加。随着磁场强度的增大,速度分布变的相对复杂,轴向的磁流体动力学效应更加显著。在方管中增加道插件结构能够很好的减少MHD压降。但压力平衡槽的作用局限于附近领域。同时,在槽内的发现“涡”形电流。当通道插件的压力平衡槽变宽时,槽内电流分布发生显著变化,压力梯度变大,其几何宽度敏感性显著。对于带通道插件的液态金属包层,在不考虑压力三维效应的情况下,压力平衡槽的宽度应该尽可能小。关键词：磁流体动力学论文实验包层论文MHD压降论文通道插件论文
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ABSTRACT6-10
第一章 绪论10-18

1.1 探讨的背景及作用10-12

1.2 国内外进展情况12-13

1.3 磁流体动力学效应的探讨13-16

1.4 聚变相关技术的运用16

1.5 本论文探讨的主要内容16-18

第二章 计算流体力学及磁流体论述18-32

2.1 离散化概述18-20

2.

1.1 常用的离散化策略18-20

2.2 流体动力学制约方程20-24

2.1 质量守恒方程20-21

2.2 动量守恒方程21-22

2.3 能量守恒方程22-23

2.4 制约方程的通用形式23-24

2.3 电磁场基础24-27

2.3.1 恒定的电流产生磁场24-25

2.3.2 变化的磁场产生电场25-26

2.3.3 麦克斯韦方程组26-27

2.3.4 电磁场的耦合27

2.4 磁流体动力学基础27-31

2.4.1 磁输运方程28-29

2.4.2 磁场与流场的耦合29-31

2.5 本章小结31-32

第三章 方管层流数值模拟32-40

3.1 任务求解历程32-34

3.

1.1 生成网格32-33

3.

1.2 边界条件设置、材料属性33-34

3.2 数值模拟34-39
3.

2.1 确定雷诺数34-35

3.

2.2 结果显示35-39

3.3 本章小结39-40
第四章 磁流体方管层流数值模拟40-52

4.1 FLUENT中MHD求解策略40-41

4.

1.1 磁感应方程法40

4.

1.2 电势方程法40-41

4.

1.3 用户自定义41

4.

1.4 影响收敛相关因素41

4.2 基于FLUENT对算例二数值模拟41-49
4.

2.1 生成网格41-43

4.

2.2 边界条件设置、材料属性43

4.

2.3 计算结果显示43-49

4.3 基于论文导读：显示54-605.3基于FLUENT对算例五数值模拟60-645.3.1生成网格605.3.2设置边界条件及材料属性605.3.3计算结果显示60-645.4本章小结64-65第六章总结和展望65-676.1工作总结65-666.2工作革新点666.3工作展望66-67致谢67-68参考文献68-72附录72上一页12
FLUENT对算例三数值模拟49-51
4.

3.1 生成网格49

4.

3.2 边界条件设置、材料属性49-50

4.

3.3 计算结果显示50-51

4.4 本章小结51-52
第五章 带通道插件磁流体方管层流数值模拟52-65

5.1 通道插件52-53

5.2 基于FLUENT对算例四数值模拟53-60

5.

2.1 生成网格53-54

5.

2.2 设置边界条件54

5.

2.3 计算结果显示54-60

5.3 基于FLUENT对算例五数值模拟60-64
5.

3.1 生成网格60

5.

3.2 设置边界条件及材料属性60

5.

3.3 计算结果显示60-64

5.4 本章小结64-65
第六章 总结和展望65-67

6.1 工作总结65-66

6.2 工作革新点66

6.3 工作展望66-67

致谢67-68
参考文献68-72
附录72