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采用小块单元永磁体堆积的方式搭建了永磁螺旋磁场,并研究了其所驱动的金属液流动模式.首先,通过实验测量和数值模拟的方法分析了螺旋磁场的空间分布特点:螺旋磁场可视为由旋转磁场和行波磁场在空间上叠加而成;其次,实验测量和数值模拟的结果表明:理想螺旋磁体与采用单元永磁体堆积所形成的实际磁场的分布与强度较一致;最后,采用超声多普勒测速仪(UDV)对永磁螺旋磁场所驱动的金属液流进行了定量的速度测量研究,发现永磁螺旋磁场在一定参数条件下能驱动全域的螺旋流.

关键词: 螺旋磁场 , 永磁体 , 数值模拟

高速离心压气机叶轮性能预测及流场分析

高丽敏 , 席光 , 王尚锦 , 倪明玖

工程热物理学报

用时间推进法数值求解相对圆柱坐标系下的雷诺平均N-S方程,模拟高速离心叶轮内部的三维粘性流场.计算是在设计转速9个不同的流动工况下进行的.与实验结果比较了三个不同流量下的轮缘周向平均静压,对典型通道位置截面的子午速度分布与实验进行了定量比较,最后得到了转子在设计转速下的压比和等熵效率曲线.研究结果表明,本文发展的数值方法可较好的预测离心压气机叶轮的性能曲线.

关键词: 离心叶轮 , 性能曲线 , 设计工况 , 非设计工况 , 数值计算

浮力作用下上升气泡的变形和驻涡形成机理研究

倪明玖

工程热物理学报

采用直接模拟方法,研究气泡在浮力作用下的变形机理及气泡尾部驻涡形成机理.用二阶时空精度的变密度投影方法解Navier-Stokes方程,用VOF(volume of fluid)方法捕捉界面.获得了气泡平衡时的上升速度,并探讨气泡内部环流和气泡尾部驻涡间的关系.

关键词: 驻涡 , VOF(volume of fluid)方法 , 气泡变形

液态纯铁自扩散系数研究

王增辉 , 倪明玖

工程热物理学报

液态金属固有的良好导热性能和很好的流动性能，逐渐受到了工程领域越来越多的重视。但由于液相扩散系数的测量困难，目前未见液态纯铁的自扩散系数报道。本文以液态纯铁正则系综为研究对象，采用分子动力学模拟方法对其自扩散系数进行了模拟分析，研究结果表明液态纯铁自扩散系数随温度增加呈现出了较大的变化，应用自扩散系数与温度存在的Arrhenius关系拟合出了液态纯铁的自扩散系数经验公式，进一步获得了液态纯铁原子的平均自由程计算关系式。

关键词: 液态纯铁 , 自扩散系数 , 分子动力学

VOF法模拟剪切流动下液滴的变形和断裂运动

张世鹏 , 倪明玖

工程热物理学报

本文对剪切作用下悬浮液滴在另一种不相融的液体中的变形和断裂过程进行了数值模拟.采用VOF(Volume ofFluid)法中的三维PLIC(Piecewise Linear Interface Calculation)算法实现界面的重构和输运,交错网格下投影法离散表面张力为源项的不可压缩Navier-Stokes方程.对于大毛细数、低雷诺数下液滴在非稳态条件下的变形和断裂运动的模拟结果符合EEP(Elongative End Pinching)夹断机理,并与其他文献的数值模拟和实验结果符合较好.

关键词: 液滴 , 表面张力 , 变形 , 断裂

耦合物理场中包层的流动传热和结构安全分析

李明健 , 陈龙 , 倪明玖 , 张年梅

工程热物理学报

包层结构是国际热核聚变实验堆(ITER)中的重要组件,它的力学行为与磁热-流-固多物理场的耦合效应密切相关.本文采用有限体积法和有限元方法,分析了磁场强度和流体入口速度对包层内流动传热效应和包层中流道插件(FCI)结构安全性的影响.对磁场效应的分析表明,虽然MHD效应对流体存在不利影响,但磁场效应引起的M型速度分布改变了流体的传热形式,可以增加流体出口平均温度,提高热效率;同时,射流可降低第一壁最高温度,减小FCI最大结构热应力.此外,磁场效应还降低了FCI的热膨胀趋势,使得侧壁和Hartmann壁的法向位移有所减小.对于入口流速的分析表明,当速度增加时,PbLi流体出口平均温度降低,使其热效率降低,但流道向氦气中的热泄露有所减少,增加了出口输出热功率.当速度超过0.06 m/s时,出口热功率占中子生成热功率的比例将稳定在85％左右,同时考虑到第一壁和FCI的结构安全性,入口速度选择在0.06～0.10 m/s间可使包层达到良好的传热性能和安全性能.

关键词: 多物理场 , 流道插件 , 传热 , 热应力

两类方法处理两相流表面张力的比较研究

倪明玖 , 李忠伟

工程热物理学报

本文针对含有表面张力为源项的不可压 Navier-Stokes 方程,在非交错网格下比较研究了两类处理源项的Projection 方法.并比较研究了网格中心点处,压力梯度和表面张力的两种不同计算技术.表面张力通过 CSF(ContinuousSurface Force) 模型来计算.文中对一初始处于静止状态无外力作用的液滴进行模拟,通过分析虚假流速和压力分布来讨论各方法的优缺点.

关键词: 表面张力 , 压力梯度 , Projection方法 , CSF模型

数值模拟磁场作用下气泡在导电流体中运动

潘毅 , 倪明玖

工程热物理学报

在自适应网格上，采用VOF方法捕捉界面，相容守恒格式计算电流及电磁力，发展了金属流体自由界面MHD数值方法。通过数值模拟磁场作用下不同Hartmann数的气泡在导电溶液中的运动和变形，分析磁场对气泡以及流场的影响，同时给出诱导电场和电流的分布。为进一步深入研究冶金及热核聚变相关的金属流体在强磁场作用下的自由界面流打下基础。

关键词: 自适应网格(AMR) , Volume , of , Fluid(VOF)法 , 磁流体动力学(MHD) , 电磁力

自适应直角网格下模拟复杂界面的MHD流动

张杰 , 倪明玖

工程热物理学报

本文将相容守恒格式扩展到自适应(AMR)网格下进行磁流体流动模拟,保证了不同层网格间的相容性和守恒性,并利用直角网格处理复杂几何界面,大大节省了计算机资源.文章结合切割网格法和VOF方法,使得边界条件能精确施加在直角网格上,实现了复杂构型下MHD流的精确模拟.计算结果表明,切割网格法能在直角网格下精确模拟有复杂边界的磁流体流动.

关键词: MHD流动 , 复杂边界 , 直角网格 , VOF方法 , 相容守恒性