磁场、流体特性及几何参数对液态金属双扩散对流的影响

磁场作用下导电流体热对流是当前研究的热点问题,本文采用高精度高分辨率的数值方法对二维腔体内液态金属双扩散对流进行直接数值模拟,研究了在水平或垂直磁场作用下,磁场强度、Prandtl数、Lewis数以及高宽比对流动和传热传质的影响.研究结果表明:磁场主要表现为对流动和传热传质的抑制作用.在相同强度下,水平磁场比垂直磁场的抑制作用更大,但在较弱磁场和较强磁场时,二者对传热传质的影响效果相近.对于不同方向和强度的磁场,传热传质效率总是随着Prandtl数的增大而增大,并且在Pr=0.9附近存在解的分岔现象.随着Lewis数的增大,流动从定常流动过渡到周期流动,且传质效率受到的影响更大.在所考虑的高宽比范围内,随着高宽比的增大,无磁场及弱磁场时传热传质效率振荡变化,而强磁场下传热传质效率受高宽比的影响较小.对相同涡卷数量的流动,高宽比越小,传热传质越强.