液态金属自由表面射流磁流体力学效应的数值模拟

分析了磁流体力学效应对液态金属自由表面射流稳定性的影响。从射流的感应电势、电流、速度等方面,解释射流在磁场中稳定的原因。数值计算结果验证了理论分析。

液态金属自由表面射流初步实验结果

液态金属自由表面新概念，以它可承受高达50MW·m^-2以上的表面热功率密度、易循环更新和无中子辐照损伤寿命限制等优点，已作为在未来有可能取代目前固态高热负荷部件的方案加以研究。在三种液态金属自由表面形式中，即固体材料表面流动的液态膜（film）、液帘[连续射流（jet flow）或液滴（drop）]及毛细管现象（capillary）。连续射流最有可能成为未来液体偏滤器／限制器选用的形式。但对如磁流体动力学不稳定性、与等离子体相互作用和液体内所吸附粒子的排出等问题的研究，尽管近两年来尤其在美国建立了许多新的研究设施并进行了相关研究，但目前对液态金属自由射流MHD不稳定性问题的认识，不管是理论上的还是实验上都还非常缺乏。在核能项目和国家自然科学基金课题支持下，利用我院的液态金属实验回路（LMEL）进行了相关的实验研究，并获得了初步的结果。

液态金属自由表面射流磁流体力学效应的数值模拟

液态金属自由表面在上个世纪70年代就已经提出来了，直到上个世纪的90年代作为液态偏滤器／限制器和液态第一壁概念，才真正引起广泛的兴趣和关注，并重新加以研究。与传统的固体靶板材料相比较，采用液态金属自由表面的偏滤器／限制器和第一壁主要优点如下，（1）能承受更高的表面热功率密度和耐中子辐照，（2）连续性和可更新性，容易实现循环更新，（3）能在较高的温度下工作。

液态金属自由表面射流在非均匀磁场下的磁流体力学效应研究

近年来，由于考虑液态金属作为偏滤器／限制器和第一壁的面对等离子体材料，液态金属自由表面受到越来越多的关注。原因在于液态金属自由表面具有高效的排热和吸热性能、能随强的中子辐照和高的表面热功率密度等特点，而这是未来先进聚变堆对偏滤器、限制器、第～壁材料所要求的。为此，美国启动了庞大的研究项目——ALPS／APEX，而各主要发达国家也展开这方面相关的研究工作。但是目前对于液态金属自由表面在聚变相关条件下的了解还是很有限的，特别是射流，这是由于射流在非均匀磁场下的行为太复杂：一方面是涉及流体力学的自由表面问题。另一方面是导致其更为复杂化的磁流体力学（MHD）效应。本文就液态金属自由表面射流在非均匀磁场下的稳定性展开研究，而研究其稳定性的关键在于它的磁流体力学效应。

液态金属自由表面膜流MHD效应的数值模拟

对液态金属自由表面膜流在强磁场下的磁流体力学效应进行了数值模拟研究,获得了液态金属自由表面的形状、截面流速分布及截面上的电动势分布,从而能对膜流的一些磁流体动力学行为作出解释。数值计算结果与理论分析和实验结果符合较好。由实验和数值模拟结果可以得出,液态金属膜流通过强磁场时,磁场会阻碍膜流的运动。

液态金属自由表面在聚变堆中的运用研究

液态金属自由表面是指液态金属,如锂(Li)、镓(Ga)和氟锂铍(Flibe),以射流、液膜和液帘等运动形式中存在的自由表面。对液态金属自由表面在聚变堆中作为液态第一壁和偏滤器的研究情况进行综述。

非均匀磁场中自由表面液态射流的MHD稳定性分析

基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳定性区域。

水平磁场作用下液态金属自由射流破碎特性的实验研究

基于高速摄影系统,开展无磁场及水平磁场下液态金属三维自由射流实验,实现对无氧环境中最大We数为400、最大Ha数为30的液态镓铟锡(GaInSn)射流破碎形成液滴过程的观察。从射流形态、表面扰动和破碎长度3个方面分析射流破碎特性。无磁场时,射流呈现9种不同形态,表面扰动呈现膨胀波和正弦波两种形式,且随着We数的增大,扰动振幅先减小后增大,破碎长度先增大后减小。当施加水平磁场时,射流呈现4种典型形态,射流前缘在垂直磁场线方向呈扁平状,沿磁场线方向呈椭圆状,且随着Ha数的增大,射流破碎长度整体呈现增长趋势,但在部分工况下会出现减小的现象。

几种液体金属自由表面的MHD不稳定性实验研究

介绍了在核工业西南物理研究院的液态金属实验回路(LMEL)上获得的几种可供液态偏滤器-限制器系统选用的液体自由表面的磁流体动力学(MHD)效应不稳定性的实验结果。实验发现:自由表面射流在穿越梯度横磁场时射程变短、截面变扁平,但MHD效应稳定,调节射流与磁场的夹角可以控制射流的流动特性;自由表面膜流MHD效应存在三种现象,即层流、溪状流和湍流。层流是由多束射流打到固体表面产生的(简称"射-膜流"),从MHD效应角度考虑,"射-膜流"将是四种可选液态偏滤器-限制器系统的液体自由表面形式中最佳的选择。同时,探讨了从物理的角度来理解四种自由表面形式的MHD效应的现象。

自由表面磁流体射流不稳定性分析(II)

用微分解析方法分析了自由表面磁流体射流在两个非均匀、相互垂直的横向磁场中的稳定性行为。获得了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下射流的速度空间分布表达式;分析了射流扭转及向外溅射的位置。

自由表面射流磁流体不稳定性分析(I)

利用微分解析方法分析了自由表面液态金属射流在非均匀的横向磁场中的稳定性行为,得出了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下,射流的速度空间分布表达式。在特定的条件下,射流存在固有稳定区,其稳定区长度与横向磁场的空间非均匀程度和射流的初始速度有关;但其向外溅射的位置与BT横向磁场的非均匀程度、射流的初始速度、液态金属粘滞系数和重力加速度有关。

2．9 自由表面射流磁流体不稳定性分析（Ⅰ）

液态金属自由表面新概念是20世纪70年代初提出来的，而引起广泛兴趣，并重新加以研究。主要考虑用作液态偏滤器、液态限制器和液态第一壁。可以预计未来的固体靶板的偏滤器也只能承受20MW·m^-2左右的表面功率密度。

自由表面磁流体射流不稳定性分析（Ⅱ）

在“自由表面磁流体射流不稳定性分析(Ⅰ)”一文中，分析了圆形截面自由表面磁流体射流在一个均匀或非均匀磁场中的不稳定性行为。本文以类似的方法分析了圆形截面射流(下文“射流”亦特指“圆形截面射流”)在两个相互垂直且非均匀的横向磁场中的磁流体不稳定性行为；这是磁聚变中液态金属偏滤器和限制器所处的情况，即，环向和极向磁场同时作用于自由表面射流。

一种简化求解非均匀磁场中射流流速及截面的方法

论述了一种能较好地分析和预测非均匀磁场中液态金属自由表面射流流速及截面变化的简化的理论求解方法 。

理化所发现液态金属在石墨表面的自由塑型效应

近日，中国科学院理化技术研究所低温生物与医学研究组首次报道了液态金属可在石墨表面以任意形状稳定呈现的自由塑型效应，并实现了逆重力方式的攀爬运动，研究以封面文章形式发表于《先进材料》。此前，金属液滴因自身表面张力较大，在电解液中通常以球形方式存在，塑形能力及变形模式相对有限。

Momentive公司推出自粘液态硅橡胶

美国Momentive功能材料公司于2017年5月19日推出了一种新系列的自粘液体硅橡胶（LSR）。由Silopren L SR 27x 9系列提供的自粘结技术可以有效地对硅橡胶与热塑性塑料和其他选定基材进行一步成型。Silopren LSR 27x9液体硅橡胶系列可以粘附在许多基材上,如聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和聚酯,不需要表面处理,不会粘附在金属模具上。

铸件热裂缺陷及其数值模拟预测的方法

热裂是铸件生产中最常见且对铸件品质影响最为严重的铸造缺陷。根据热裂形成功理论，当晶粒之间存在液体时，裂纹形成功明显下降，此时液固相之间表面自由能低，表现出液态金属的脆化现象并形成裂纹。这也就说明热裂的产生是在高温下铸件还存在少量的残留液体时，在晶间产生的。由于其行为产生的复杂性，因此想要实现对热裂的控制是极其困难的。

MHD Instability Analysis of Liquid Metal Free Surface Jet Flow in Non-Uniform Magnetic Fields （Part Ⅱ）

In lost paper of magneto-hydrodynamic instability analysis of liquid metal free surface jet flow (Part Ⅰ), the magneto-hydrodynamic instability was analyzed for the jet flow in a transverse non-uniform magnetic field, BT. But, as all known, for the real conditions of liquid metal limiter-divertor plasma-facing components are in toroidal and poloidal fields. So, we try to analyze the magneto-hydrodynamic instability of the jet flow (hereby only for circular shape cross section jet flow) in the zone of non-uniform magnetic fields,

焊接热过程和冶金过程

电极平均熔化速度取决于过渡熔滴的频率和大小。能满足实际要求的精度计算的电极熔化速度值与试验数据相符。随着过渡熔滴的大小和频率的增大,电极平均熔化速度加快。