ALIP电磁泵MHD流体三维流动模拟与非定常流动机理的分析
作者单位：江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心
会议名称：《第十一届全国流体力学学术会议》
会议日期：2020年
学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理]
摘 要：采用有限元分析软件COMSOL,基于二次开发建立圆柱式线性感应电磁泵(ALIP)三维磁流耦合简化模型并进行内部MHD流动模拟。通过实验数据验证了三维简化模型的正确性,减小了数值模拟计算的规模和时间。通过定义沿周向分布不均的表面电流密度,激励产生了沿周向分布不均的磁场,模拟计算出了发生在流道中的不稳定流动现象。模拟结果表明,磁通密度沿周向的分布不均会造成洛伦兹力沿周向的不均匀分布;流道中最后会稳定存在一个旋向呈周期性变化的旋涡,旋涡的周向位置与磁通密度沿周向分布的波谷的位置相同,轴向位置随着流量的减小向上游迁移,并且在旋涡的下游持续存在一种类开尔文-亥姆霍兹不稳定流动现象。基于动能输运方程,分析得出不稳定流动现象的发生是轴向洛伦兹力与沿轴向的压力梯度之间博弈的结果,主要因素是沿周向分布不均的磁场所造成的洛伦兹力的周向分布不均性。最后通过数值模拟验证在流道中加装沿周向均匀分布的轴向导叶以及减小磁场极距这两种方法可以有效抑制不稳定流动现象的发生。