垂直对流与电磁强制流的相互作用

分析了封闭矩形腔体（$100\times60\times10$ mm$^3$）中低普朗特数流体（$Pr=0.029$）在一侧加热、对侧冷却时的传热与动量传输。电磁力由行波磁场感应器产生并指向浮力方向。进行了大涡模拟，格拉晓夫数 $Gr$ 从 $1.9\cdot 10^5$ 到 $7.6\cdot 10^7$，电磁驱动力参数 $F$ 从 $2.6\cdot 10^4$ 到 $2.6\cdot10^6$。利用GaInSn合金对垂直对流与电磁驱动流的模拟结果进行了实验验证。针对不同相互作用参数 $N = F / Gr$ 获得三类流型：逆时针流、顺时针流及双涡共存。雷诺数分析表明，从自然对流到电磁搅拌的过渡区位于 $0.02<F/Gr<0.07$，并发现两种制动模式。对流换热模态的转折点见于 $F / Gr$ 约1处。等温线变形分析显示，在此类对流系统中，于 $0.05 <F/Gr <0.2$ 范围内可使等温线形状相对直线的偏离最小。