液态金属热对流典型流动结构实验研究 |
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作者姓名: | 程有基 陈新元 阳倦成 倪明玖 |
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作者单位: | 1. 西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室;2. 中国科学院大学工程科学学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(51927812,51636009,51776166)资助; |
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摘 要: | 通过搭建长宽高比为1∶1∶2的实验方腔,系统性地研究低普朗特数(0.03)的镓铟锡合金在有/无磁场作用下所产生的热对流结构。实验中上下铜板的温差由2个恒温水浴来实现,通过在铜板上布置测温探头测量温度,在方腔侧壁布置超声波探头实现对液态金属内部速度分布的测量。实验获得了3种典型的流动结构,无磁场环境下液态金属的流动在空间上呈现大尺度环流,靠近冷热端液态金属的温度无序波动,且速度分布符合热湍流的基本特性,为流动结构Ⅰ。当施加水平磁场,磁场极大地抑制对流运动,出现稳定的单涡胞运动结构,即流动结构Ⅱ和振荡的双涡胞运动结构,即流动结构Ⅲ。随后通过对3个不同测量位置的速度分布进行详细分析,深入解析水平磁场存在下的这2种流动结构的典型特征。
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关 键 词: | 热对流 液态金属 磁流体力学 单涡胞运动 振荡双涡胞运动 |
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