實驗包層流道外掛程式MHD效應的數值模擬研究

《實驗包層流道外掛程式MHD效應的數值模擬研究》是依託杭州電子科技大學，由毛潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：實驗包層流道外掛程式MHD效應的數值模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：毛潔
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

流道外掛程式（FCI）結構是聚變反應堆雙冷液態金屬實驗包層研究中為降低MHD壓降而於近幾年提出的新的概念設計方案。不同FCI結構以及各種流況下FCI磁流體管流內引導電流的分布、流場以及MHD的壓降的改變是目前流道外掛程式結構設計中最為關心、且仍未解決的問題之一。針對FCI設計中存在的內外壓力平衡、材料選取以及磁流體動力學不穩定性的問題，申請者在原有工作基礎上，通過改進並結合最新的磁流體管流數值模擬方法，建立適用於大哈德曼數、非均勻磁場、可導壁面的FCI距形磁流體管流的數值模擬方法，研究非均勻磁場中距形流道外掛程式的MHD效應， 分析FCI中影響MHD壓降的因素，探索如何有效抑制磁流體動力學不穩定性。這項課題的完成將為FCI結構設計中內外壓力平衡方案的優選、流道外掛程式結構材料的選取、以及流道外掛程式結構的最佳化設計提供理論依據，也為我國參與國際ITER計畫，在ITER上完成自主設計的TBM實驗打下良好的理論基礎

結題摘要

流道外掛程式（FCI）結構是聚變反應堆液態金屬包層研究中為降低MHD壓降而提出的設計方案。為研究帶流道外掛程式矩形管流的磁流體動力學效應，開發了二維穩態、不可壓縮、完全發展的、均勻強磁場下液態金屬磁流體管流的數值模擬程式。開發了三維非穩態、不可壓縮、完全發展的、均勻和非均勻強磁場下液態金屬磁流體管流的數值模擬程式。 採用二維和三維數值模型程式對套用於聚變反應堆包層帶通道外掛程式和壓力平衡槽隙的矩形磁流體管流的磁流體動力學效應進行數值模擬。研究了哈特曼數、流道外掛程式材料的電導率、流道外掛程式布放位置和外掛程式的幾何尺寸對速度分布、MHD壓降的影響。數值模擬結果表明，絕緣外掛程式能有效的降低MHD壓降，且隨著哈特曼數的增加，通道外掛程式結構降低MHD壓降越有效。綜合考慮速度分布和MHD壓降建議壓力平衡槽置於垂直於外加磁場的外掛程式壁。三維的數值模擬結果表明，對於帶流道外掛程式的磁流體管流其截面上的壓力分布不均勻，壓力分布具有三維效應。不考慮三維效應的情況下要降低MHD壓降則壓力平衡槽和縫隙的寬度均應儘可能小。數值模擬結果與實驗結果比較在速度分布上差異表明有必要繼續從理論和實驗研究帶流道外掛程式的磁流體管流。