包層是核聚變堆中能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。本文對包層通道中"磁-熱-流-固"多物理場進(jìn)行耦合仿真,研究了改變流道插件（Flow Channel Insert,FCI）和第一壁導(dǎo)電率分布對雙冷鋰鉛包層通道內(nèi)液態(tài)金屬的流動(dòng)與傳熱特性的影響。結(jié)果顯示,絕緣條的加入降低了主流在絕緣條壁面附近溫度,最高降溫達(dá)到了15 K.入口速度和磁場強(qiáng)度的增加會(huì)減弱絕緣條對通道傳熱的影響;有流道插件通道加入導(dǎo)電條后,通道在Y方向上溫度的不均勻分布得到改善,導(dǎo)電條對通道傳熱影響的程度隨著入口速度的增大而愈加顯著。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖１通道ｘｏｙ截面??Ｆｉｇ．?１?ｘｏｖ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｃｈａｎｎｅｌｓ??所有通道所施加磁場為－ｙ方向

４程序及網(wǎng)格驗(yàn)證??１．４．１程序驗(yàn)證??為了驗(yàn)證程序?qū)Γ停龋牧鞯挠?jì)算能力，本文將??模擬結(jié)果與Ｈｕｎｔ?［１７］的解析解進(jìn)行了對比，二者能??夠很好地吻合，驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性。Ｈｕｎｔ所分析??的通道模型為長０．０４?ｍ、壁厚１?ｍｍ的矩形通道，其??截面是０．０２２?ｍｘＯ．０２２?ｍ的正方形。通道四個(gè)壁面??均為絕熱壁面，其中與磁場方向平行的為導(dǎo)電壁面，??而垂直于磁場方向的為絕緣壁面。對通道入口速度??為０．０１?ｉｎ．ｓ－１、磁場強(qiáng)度為２．３?Ｔ的工況進(jìn)行計(jì)算如??圖２。??（ａ）側(cè)層速度??（ａ）?Ｌａｔｅｒａｌ?ｌａｙｅｒ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ??（ｂ）哈特曼層速度??（ｂ）?Ｈａｒｔｍａｎｎ?ｌａｙｅｒ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ??圖２尺ｅ＝１０００、Ｈａ＝５００時(shí)速度值??Ｆｉｇ．?２?Ｓｐｅｅｄ?ｖａｌｕｅ?ｗｈｅｎ?ｉ？ｅ＝１０００?ａｎｄ?Ｈａ＝５００??１．４．２網(wǎng)格驗(yàn)證??表２給出了進(jìn)口速度為０．０６?ｍ．ｓ－１，磁場強(qiáng)度??為１?Ｔ時(shí)，無插件通道三種網(wǎng)格數(shù)下通道壓降和出??口的最大速度，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量為Ｍ２和Ｍ３時(shí)，通道??壓降相對誤差小于０．６２％，出口最大速度相對誤差小??于０．０９％，可以認(rèn)為網(wǎng)格Ｍ２和Ｍ３可以滿足計(jì)算需??求。綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算資源，選擇采用Ｍ２網(wǎng)??格進(jìn)行計(jì)算。??表２出口最大速度??Ｔａｂｌｅ?２?Ｍａｘｉｍｕｍ?ｏｕｔｌｅｔ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ??變量??網(wǎng)格??數(shù)Ｍ??通道?出口的最大??壓降／Ｐａ速度／ｎｖｓ－１??壓降相對??誤差／％??速度相對??誤差／％??Ｍｌ??５４ｘ６８ｘ７０??１６．１７??０．０７６９３??１．７６??０．

ｓ??圖３?Ｚ＝０．９７ｍ截面溫度分布??Ｆｉｇ．?３?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｚ?＝?０．９７?ｍ?ｓｅｃｔｉｏｎ??圖４對兩種通道在邊界層附近ｙ＝０?ｍ線上溫??度分布進(jìn)行對比，可以看見絕緣條的加入有效降低??了主流在絕緣條壁面附近溫度，兩種通道溫差大小??呈先增大后減小的趨勢，溫差最大達(dá)到了?１５?Ｋ。??圖４溫度分布（２＝０．８?ｍ，ｍ）??Ｆｉｇ．?４?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（Ｚ＝０．８?ｍ，?Ｙ＝０?ｍ）??圖５對兩種通道在Ｘ＝－０．１０６９?ｍ截面上的溫??度進(jìn)行了對比，該截面十分接近絕緣條壁。在此截??２計(jì)算結(jié)果??２．１無ＦＣＩ通道??２．１．１溫度分布??以入口速度為０．０６?ｍ．ｓ－１，磁場強(qiáng)度大小為１?Ｔ??工況為例，對無ＦＣＩ通道進(jìn)行分析。??圖３展示了通道出口溫度分布。將圖３（ａ）和??３（ｂ）對比，可以發(fā)現(xiàn)，增加絕緣條后，絕緣條壁面??附近溫度變得更加均勻平緩。相比于無絕緣條通道，??水平絕緣條通道９５０?Ｋ以上溫度所占區(qū)域更校在??遠(yuǎn)離絕緣條端，兩種通道溫度分布一致。??面上，無絕緣條通道的溫度等值線分布呈“Ｍ”型分??布，有絕緣條通道等值線雖然也呈“Ｍ”型分布，但??其溫度等值線分布更加尖銳，即中心溫度增加速度??遠(yuǎn)小于無絕緣條通道。在有絕緣條通道的出口端，由??于強(qiáng)洛倫茲力的作用，在上下絕緣條附近出現(xiàn)了小??范圍的回流。??ｒ／Ｋ??ｒ／Ｋ??１．１５１??＇?ｖ：??？３〇?７３Ｓ?％?＇?％?７５〇??「卜乂?，－＾?－一’??各／孩泰??０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??Ｚ／ｍ??

【參考文獻(xiàn)】：
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