磁点偶极子附近的层流和过渡态液态金属管道流
流体动力学
2013-11-13 v2
摘要
通过三维直接数值模拟，研究了强磁偶极子场在液态金属管道流中引起的流动变换和涡旋结构的产生。该偶极子被视为磁障碍的范例，它将由于作用在流体单元上的 Lorentz 力而使流线发生偏转。管道具有方形横截面。偶极子位于顶壁上方并在展向居中。我们的模型使用了适用于小磁 Reynolds 数极限的准静态近似。分析涵盖了小流体动力学 Reynolds 数 Re 下的定常流动状态，以及较高 Re 值下可能于磁障碍尾流中产生湍流的过渡态时间依赖状态。我们系统地研究了这两种基本流动状态及其对 Re 和 Hartmann 数 Ha（衡量磁偶极子场强度的指标）的依赖性。此外，比较了偶极子的三种取向：流向、展向和壁面法向偶极子轴。在管道上方固定距离处，展向取向产生的湍流效率最高，这是由 Hartmann 层的特定配置和顶板处的回流引起的。湍流尾流中的 enstrophy 随 Ha 线性增长，这与流向速度的壁面法向 z 导数占主导地位有关。
引用
@article{arxiv.1309.3506,
title = {Laminar and transitional liquid metal duct flow near a magnetic point dipole},
author = {Saskia Tympel and Thomas Boeck and Jörg Schumacher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.3506},
year = {2013}
}