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横向磁场下侧壁加热方腔熔化的数值模拟研究
文献摘要：
磁场下的固-液相变过程在电磁冶金和增材制造等工程应用中广泛存在,其中的熔化过程和流动机理尚未完全探究清楚.方腔熔化是研究固-液相变过程的基础模型,具有良好的普适性,研究磁场对其流动的影响可以为其他复杂相变过程提供参考.本文基于焓方法开展了固-液相变的数值模拟研究,得到了垂直主环流方向的横向磁场对侧壁加热方腔中流动、传热和熔化过程的影响.首先,对于无磁场时的方腔熔化问题,通过与已有的实验结果和数值结果进行对比,证实了文献中方腔宽度对固-液界面的形状及位置影响不能忽视的结论.随后,对小磁场情况下的三维工况进行了直接数值模拟,发现此时磁场效应主要表现为对混乱三维流动产生整流作用,使流动趋于二维化.但由于固-液界面的存在,主流区的速度在趋于一致的同时也会反作用于界面,其形状随磁场增强而逐渐转变为二维结构.最后,本文采用准二维模型分析了更强磁场时的情形,讨论了不同参数对传热效率及界面形状的影响,并发现了横向磁场作用下的垂直最大速度仍满足磁对流中的无量纲参数标度律关系.
文献关键词：
固-液相变;磁流体;焓方法;数值模拟
中图分类号：
作者姓名：
孙思睿;张杰;倪明玖
作者机构：
中国科学院大学工程科学学院,北京 100049;西安交通大学航天学院,机械结构强度与振动国家重点实验室,西安 710049
文献出处：
引用格式：
[1]孙思睿;张杰;倪明玖-.横向磁场下侧壁加热方腔熔化的数值模拟研究)[J].力学学报,2022(09):2377-2386
A类：
焓方法,准二维模型
B类：
横向磁场,场下,下侧,侧壁,方腔,数值模拟研究,相变过程,电磁冶金,金和,增材制造,熔化过程,流动机理,基础模型,主环,环流,对侧,中流,无磁,中方,直接数值模拟,磁场效应,三维流动,整流作用,反作用,磁场增强,二维结构,强磁场,同参数,传热效率,界面形状,磁场作用,最大速度,无量纲参数,标度律,磁流体
AB值：
0.366319
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