电磁流体力学在直流电弧炉上的应用

应用电磁流体力学的基本理论，研究了一台１２ｔ─６．３ＭＶＡ直流电弧炉内与电磁流体力学有关的几个重要问题。当操作电流为１８ｋＡ时，直流电弧的最大流速为２．７４５ｋｍ／ｓ；电弧在周围电磁场作用下存在偏弧现象，偏转角度约为１５～２０°；高速流动的电弧对炉内钢水冲击产生的凹坑深度约为５０ｍｍ；贯穿整个熔池的电流产生的电磁力是引起钢水循环流动的主要原因。

电磁流体力学技术在航空航天领域的应用

近年来,越来越多的研究人员将目光投向电磁流体力学(MHD)技术在冲压/超燃冲压发动机推进的高超声速飞行器上的应用研究。介绍了主动控制再入大气层时的气动加热和飞行性能的MHD流量控制方法的原理,并给出了数值分析和以超燃冲压发动机驱动MHD发电系统试验验证装置为对象进行的数值分析。

金属熔体的电磁成形与凝固

材料的电磁加工是当今材料加工技术领域研究和发展的一个重点本文简述作为材料电磁加工技术理论基础的电磁流体力学的基本内容，给出电磁场各种功能的基本原理，着重阐述电磁力和焦耳热在金属熔体电磁成形与凝固过程中的应用。最后，介绍近年来开展的深过冷快速定向凝固、太阳能级硅电磁约束感应熔炼和超高梯度电磁约束成形定向凝固技术等方面研究的成果。

流体边界层上电磁力的控制效应研究

利用作用于流体边界层上的电磁体积力改变流体边界层的结构,研究电磁力对流场的控制作用效果,电极与磁极交替分布的电磁场激活板包覆在圆柱体表面置于流动的电解质溶液中,产生的电磁力沿圆柱体表面分布,可以改变流体边界层的结构,从而实现对流场的控制,用电磁屏蔽和时域控制的方法调整电磁力的时空分布参数,圆柱绕流分离点可以在前驻点和后驻点之间变动,产生不同的控制效果,流体边界层上的电磁力能连续控制圆柱绕流、尾流涡街的形态,正向电磁力具有较好的消涡、减震和减阻控制效应,反向电磁力具有明显的增涡控制效应,具有较强的制动控制效应,此时圆柱体表面涡量分布的对称性和稳定性被破坏。

圆柱绕流的边界层及其电磁控制

利用电介质溶液中圆柱体侧表面附近分布的电磁产生电磁力,作用于流体边界层,达到控制圆柱绕流的目的。在层流模式下(Re<150),采用极坐标系中NavierStokes方程的涡量-流函数形式,对置于弱电介质溶液中包覆电磁场激活板的圆柱绕流的尾迹和边界层的速度分布进行了数值研究。涡量传输方程采用ADI(隐式交替)格式,流函数方程采用FFT(快速傅里叶变换)格式,计算结果具有二阶空间精度和一阶时间精度,作了相应的实验,对实验结果进行了分析和讨论。

圆柱绕流的电磁控制

流体绕过非流线物体时,在物体尾部形成涡街,使其表面周期性变化的阻力和升力增加,从而导致物体振荡,产生噪音。本文通过实验和计算,研究圆柱绕流的电磁控制,阐述浸于弱电介质溶液中,表面包覆电磁激活板的圆柱,在电磁力作用下的流体控制原理,讨论电磁力的消涡、减阻和减振过程。

电磁激活板的宽度对圆柱绕流控制的影响

电磁力可以改变流体边界层的结构,是控制流体运动的主动控制方法之一。基于电磁场和流体的基本方程,对置于弱电介质中的圆柱电磁激活板周围产生的Lorentz力及其对圆柱绕流的控制进行了数值模拟,着重讨论了电磁激活板的宽度对其周围的电磁场、产生的Lorentz力、流场的控制和涡量变化的影响。电磁场包覆范围为流体分离点至其后部,当N值较小时,分离点后移,但不能够完全抑制流体的分离,极板越宽对尾涡的抑制效果越好;随着N值的增大,由于极板窄的表面涡量大,所以可以首先达到完全抑制流体分离的控制效果;当N值较大时,无论极板宽窄,都可以达到完全抑制流体分离的效果。

包覆电磁场激活板的圆柱尾迹的数值研究

利用电磁场作用于电介质溶液的Lorentz力可以控制溶液的流动.对置于弱电介质溶液中,包覆电磁场激活板的圆柱周围的绕流进行数值研究,讨论了电磁场激活板的安装位置,激活方式等对圆柱尾迹的影响.

电磁体积力作用下的圆柱绕流实验研究

利用电介质溶液中圆柱体侧表面附近分布的电磁场产生电磁体积力,作用于流体边界层,从而控制圆柱绕流。电极与磁极交替分布的电磁场激活板包覆在圆柱体表面置于流动的电解质溶液中,产生的电磁力沿圆柱体表面分布,可以改变流体边界层结构。在流体边界层上电磁体积力的作用下,圆柱绕流分离点可以在前驻点和后驻点之间变动,产生不同的控制效果。调整电磁场的时空分布控制参数,电磁体积力能连续控制圆柱绕流、尾流涡街的形态,具有明显的消涡与增涡控制效应;具有较好的减震、减阻控制效果;具有制动控制效应。

电磁分离铝熔体中夹杂颗粒运动的模拟计算

根据电磁流体力学 (MHD)的基本理论 ,建立了在采用矩形电磁线圈和工频电源的条件下电磁分离铝熔体中夹杂颗粒的体积力、颗粒运动速度等数学模型·模拟计算结果表明 ,电磁体积力越大 ,分离力越大 ,夹杂颗粒运动速度越快 ;夹杂颗粒的粒径越大 ,颗粒运动速度越快 ;粒径大于 30 μm的夹杂颗粒运动速度较快 ,容易用电磁方法分离 ,粒径小于 10 μm的夹杂颗粒运动速度较慢 ,难分离·

利用电磁力的新型连续铸造技术

结合电磁流体力学的基本理论,介绍了几种利用电磁力的新型连续铸造技术,包括利用交变磁场的电磁铸造、冷坩埚熔炼和钢的连续铸造初期凝固控制技术及利用稳恒磁场的电磁闸、连续铸造双层钢和水平电磁铸造技术等。

用格子Boltzmann方法计算电磁场中圆柱绕流的减阻问题

利用格子Boltzmann方法,模拟电磁场中的圆柱绕流过程,研究电磁力对圆柱所受阻力的影响,并分析了曲线边界处理方法和曲线边界受力的计算方法;计算得到了不同强度的电磁力作用下圆柱绕流的流线、等涡线及阻力系数.结果表明,电磁力能改变圆柱绕流的边界层结构,延缓边界层的分离,同时还能有效抑制旋涡的脱落,减少阻力.

郭永怀 不忘初心志报国 留取丹心照长空

郭永怀(1909年4月-1968年12月),力学家、应用数学家,中国科学院院士。长期从事航空工程研究,在跨声速流和奇异摄动理论(PLK方法)方面的成就为国际公认。倡导了中国高速空气动力学、电磁流体力学和爆炸力学等新兴学科的研究。担负国防科学研究的业务领导工作,为发展中国核弹与导弹等事业做出了重要贡献。1999年被追授“两弹一星”功勋奖章。

圆柱绕流的优化控制

基于优化控制理论，以圆柱绕流的电磁控制为例，以减阻为目的，推导了流场优化控制的性能指标表达式和伴随方程，并对圆柱绕流的优化控制问题进行了数值研究，讨论了该优化控制下，流场和圆柱表面阻力和升力的变化过程。

在强磁场中传播的磁声波的特性研究

阐明了磁声波的生成原理,对磁声波的传播特性、衰减机理以及磁声波的反射和透射做了深入系统的探讨和分析。研究表明,磁声波的传播速度、反射率和透射率和通常的纵波不同,不仅和媒质的性质有关,而且是所施加的静磁场磁感应强度的函数;磁声波的衰减主要是由于Joule耗散所引起的,研究成果对促进磁声波在材料领域的应用是大有裨益的。

Nb_(3)Sn超导线圈力学性能精确分析的双向均质化方法

Nb_(3)Sn超导磁体运行时产生很高磁场,Nb_(3)Sn超导线圈会受到很强电磁体力的作用,从而会产生很大的力学应变.由于Nb_(3)Sn超导材料的应变敏感性,会使得Nb_(3)Sn磁体线圈的临界性能退化,这对磁体的安全稳定运行造成极大影响,所以精确计算超导磁体在电磁体力下的力学行为具有重要的科学意义.Nb_(3)Sn超导磁体主要是由超导线绕制成线圈结构再经过环氧树脂固化而成,Nb_(3)Sn超导线是主要由多根微米级的超导芯丝、铜形成的复合结构,所以从超导芯丝到超导磁体其尺寸跨越了几个数量级,从而给精确分析超导线圈力学变形带来挑战.本文首先采用代表性单元均质化方法分析了整体线圈的等效力学参数,通过对比等效均质化模型与线圈真实结构的计算结果,发现等效均质化模型存在很大的误差.因此,提出一种高精度而且计算代价低的双向均质化分析方法,研究超导线圈内各组分材料(Nb_(3)Sn芯丝、铜和环氧树脂)应力-应变分布.该方法不需要进行大规模的数值建模,并且与真实复合线圈下的结果对比吻合很好,由此验证了该方法的有效性和准确性.最后基于提出的双向均质化分析方法,详细讨论了Nb_(3)Sn超导线圈各层材料在电磁力作用下应力-应变随匝数和层数的变化规律.

连铸过程中电磁流体力学的数值模拟现状及发展趋势

对连铸过程中电磁流体力学的数值模拟的研究现状进行了综合评述。介绍了一种应用于连铸过程中的低频电磁流体力学数值模拟的新方法,并给出了其在圆坯旋转搅拌、CSP薄板坯电磁制动和板坯二冷辊式行波搅拌中的应用实例。该方法特点是分别建立电磁场模型和流场模型,并采用磁感应方程实现电磁场和流场模型之间的耦合。结果表明,目前的方法可较为准确地描述连铸过程中的电磁场分布和电磁流体力学特点,并能够对电磁搅拌参数和连铸工艺过程进行优化。最后,提出了连铸过程中电磁流体力学数值模拟技术的未来发展趋势。

高密度脉冲电流定向凝固纯铝的组织演化

纯铝定向凝固过程加以高密度脉冲电流处理,研究了脉冲峰值电流密度对定向凝固组织的影响。随着脉冲电流密度的增大,定向凝固组织经历了由柱状晶→胞状晶→发达的枝晶→柱状晶3个演化阶段。基于感应磁场与脉冲电流的耦合作用,从电磁流体力学方面分析了高密度脉冲电流对凝固组织形成的作用机制。高密度脉冲电流在金属熔体内感生高频振荡磁场,并感生动态径向电磁压力,影响凝固界面上方金属液流场分布与金属凝固前沿的温度梯度,并对枝晶臂有冲刷作用,从而改变凝固组织形态。

有旋无切CRFPEF流体E-M方程严格解

本文是[1] 的继续。求出了有旋无切 CRFPEF 流体 Einstein-Maxwell 方程(?)的严格解,得到(i)文献[2] 中有旋无切共形 Ricci-平直理想流体时空度规是本文的一个特例((?)_1=0) (?);(ii)物态方程为 P=(γ-1) ω(γ为任意常数)的 CRFPEF 流体的通解.