Hunt流的非正则模态稳定性分析

发布时间：2020-07-26 11:07

【摘要】：磁流体动力学(MHD)是一门研究磁场与导电流体之间相互作用的学科,常见的导电流体有液态金属、电解质等。当导电流体在磁场作用下流动时,流动特性发生改变,流动稳定性也会受到影响,进而影响管路的换热效率及安全性。研究磁场下导电流体的流动稳定性,可为准确预测、控制导电流体的流动以及工业上的应用提供理论指导。本文结合非正则模态稳定性分析和数值模拟方法,对低强度磁场作用下Hunt流的稳定性及流场结构进行了分析,主要内容如下:(1)对Hunt流的流动稳定性进行了分析,获得了四种模态下初始扰动的增长特征及空间分布,并分析了低强度磁场对流动稳定性的影响。结果表明,在磁场作用下,流场内会产生射流,且随磁场强度增大速度增加,受磁场抑制作用,侧边界层厚度变薄,扰动在流场中以流向漩涡的形式分布;哈特曼数Ha较小(Ha=0、5)时,四种模态下的扰动均呈瞬态增长;Ha较大(Ha=8、10、15、20)时,四种模态下的扰动出现两种增长模式:类型为模态I、III、IV的扰动仍呈瞬态增长,模态II的扰动呈指数增长,此时流动稳定性与射流有关。(2)对低磁场强度下Hunt流进行了大涡模拟,分析了磁场强度对Hunt流流场结构的影响。结果发现,施加磁场前后,Hunt流的流动过程相似,均出现涡结构的形成及演化;沿管道流向的不同截面处均分布有流向漩涡,类似于Hunt流的稳定性分析中发现的涡结构。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O361.3
【图文】：

Hunt流示意图

(a) 均匀网格 (b) 非均匀网格图 2-3 网格节点分布示意图我们通过计算扰动增长倍数 G 在 Re=5000，Ha=0 时随时间 t 的变化，如图 2-所示，计算结果较好地与 Biau 等[44]的结果相符合，进而验证了所用计算程序的正

(c) 模态 III，t=180 (d) 模态 IV，t=280图 3-3 Ha=0， =0 时，不同模态下扰动速度分量 和速度矢量的空间分布3.3.2 磁场作用时的流动稳定性

【参考文献】

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本文编号：2770681