繞流是托卡馬克裝置中液態(tài)包層內(nèi)常見的流動(dòng)形態(tài),對(duì)流場(chǎng)與熱量分布有著重要的影響.本文通過(guò)直接數(shù)值模擬(DNS),研究了不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下Re=3900的圓柱繞流,分析了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于湍流尾跡的影響.無(wú)磁場(chǎng)情況下,直接數(shù)值模擬的結(jié)果與前人的實(shí)驗(yàn)及模擬結(jié)果吻合很好.圓柱下游的尾跡中,隨著流向距離的增大,流向速度剖面逐漸從U型進(jìn)化呈V型,并慢慢趨于平緩,這表明尾跡中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)受圓柱影響逐漸減小.圓柱后方兩側(cè)的剪切層中,由于Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定性的影響,可以清晰地看到小尺度剪切層渦的脫落.通過(guò)對(duì)無(wú)磁場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果施加流向磁場(chǎng),本文計(jì)算了哈特曼數(shù)(Ha)分別為20, 40和80的工況,以研究磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)于湍流的影響.結(jié)果表明磁場(chǎng)較弱時(shí),流動(dòng)依然呈三維湍流狀態(tài).隨著磁場(chǎng)增強(qiáng),近圓柱尾流區(qū)受磁場(chǎng)抑制明顯,回流區(qū)被拉長(zhǎng),剪切層失穩(wěn)位置向下游轉(zhuǎn)移.圓柱后方的渦結(jié)構(gòu)由于受到豎直方向洛倫茲力的擠壓作用,隨著哈特曼數(shù)的增加尾跡區(qū)域逐漸變窄.相比于無(wú)磁場(chǎng)情況的渦結(jié)構(gòu),由于磁場(chǎng)的耗散作用,相應(yīng)的渦結(jié)構(gòu)尺度變小.該研究不僅擴(kuò)展了現(xiàn)有磁場(chǎng)下湍流運(yùn)動(dòng)的參數(shù)范圍,對(duì)于液態(tài)包層的設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行同樣具有重要的理論指導(dǎo)意...

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【文章目錄】：
引言
1 算例設(shè)置
    1.1 模型及控制方程
    1.2 邊界條件
    1.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證
2 無(wú)磁場(chǎng)下圓柱繞流湍流驗(yàn)證及分析
    2.1 速度場(chǎng)
    2.2 雷諾應(yīng)力分量
    2.3 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析
3 磁場(chǎng)下圓柱繞流湍流分析
    3.1 流向磁場(chǎng)下速度場(chǎng)
    3.2 流向磁場(chǎng)下二階雷諾應(yīng)力分量
4 結(jié)論



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