硕士学位论文：金属射流的MHD特性分析.pdf

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1、山东农业大学硕士学位论文金属射流的MHD特性分析姓名：赵秀艳申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：刘贤喜20090610山东农业大学硕士学位论文摘要磁流体应用产品的开发最先源于美国，主要用于航天产品。目前磁流体的研究和应用已经非常广泛，渗透到了军事、航空航天、医学、工业、核能等许多的领域。‘本文中的金属射流，是作为一种基于自由表面的流体来进行研究的。由于自由表面流动将产生表面的更新、波动等现象，引起界面的不稳定，电流与应用磁场相互作用在流体中产生一个与流动方向相反的洛仑兹fLorentz)体积力，就是磁流体动力学(M

2、HD，MagnetoHydroDynamics)效应。这种MHD效应可改变流体的流动特性，对流体本身造成筘缩和扭曲等等改变。这些变化会有时会对整个系统产生很大的影响。本论文首先对磁流体流动的数值模拟方法进行总结和概述，阐述了磁流体数值研究的主要方法和面临的主要问题。在此基础上以被动电磁装甲的金属射流磁流体力学模型为基础，利用基于大型计算流体力学软件FLUENT携带的MHD模块中的用户定义子程序，使用标量输运方程的求解器，求解磁流体方程。使用MHD的k-￡湍流模型，对液态紫铜金属射流在大脉冲电流作用下的电流密度、受到的电磁力、速

3、度矢量图和体积分数四个方面进行了仿真研究。研究表明，在300KA大脉冲电流的作用下，产生的磁场能够抑制自由表面的金属射流的运动方向，表现为在流动方向上流速变小，形状上下拉长变形，然后向上、向下发生溅射。随着脉冲电流工作时间的增加，电流密度及电磁力密度相应减小。考虑了流体运动的不稳定性，在给定的环境系数下模拟分析了金属射流在磁场作用下的速度矢量分布和体积分数。这些研究结果对自由表面金属射流磁流体的流动提供了很好的参考价值。关键词：电磁装甲：金属射流；大脉冲电流；磁流体动力学(MHD)；仿真金属射流的MHD特性分析Abstract

4、ThefirstuseofMagnetohydrodynamic(MHD)totheproduct’SdevelopmentistheUSA，mainlyforaerospaceproducts．Atpresent，theresearchandapplicationofMagnetohydrodynamichavebeenveryextensive．Itseepedmanydomains，likemilitary，aerospace，medicine，industry，nuclearpowerandSOon．Themetall

5、icjetinthisarticleisasafluidbasedonthefreesurfacetostudy．Becauseofthesurfaceflow,itwillgeneratesurfaceupdates，fluctuationetc．Phenomenonandcausetheinterfaceinstability．TheinteractionofthecurrentandmagneticfieldwillgenerateLorentzforceinoppositedirectionofflow,thatist

6、heMagnetoHydrodynamics(MHD，MagnetoHydrodynamics)effect．ThisMHDeffectCanchangetheflowcharacteristicsoffluidandcausepinch，distortionandSOonchangestothefluiditself．Thesechangeswillsometimestothewholesystemproduceverybigeffect．Thispaperfirstlyhasasummaryandoverviewonthe

7、Magneticfluidflow’Snumericalsimulationmethodandelaboratesthemainmethodsinthemagneticfluidvalueresearchandthemajorproblemswearefacing．Onthebasisofthepassiveelectromagneticarmor’SMetaljetflowMagnetohydrodynamicmode，usedtheUser—definedproceduresintheMHDmodulecarriedbyl

8、argecomputationalfluiddynamicssoftwareFLUENTandusedthescalartransportequationsolver,wesolvethemagneticfluidequation．WeconductedastudyofLiq