均匀轴向磁场作用下三维水平同心圆桶内导电流体自然对流研究

摘要

研究了外加均匀轴向磁场作用下水平放置的三维同心圆桶内导电流体的流动与传热行为.同心圆桶内、外壁面分别是温度均匀的高、低温壁面,且导电;顶、底壁面均为绝热壁面,且绝缘.采用有限容积法在交错网格上求解N-S方程、能量方程和电势方程,其中对流项的离散采用QUICK格式,扩散项采用中心差分格式离散.速度与压力的解耦采用人工压缩法.研究表明,在半径比为2、高径比为1的水平同心圆桶中,对于Pr=0.4的导电流体,当Ra数较大时(Ra=104),在弱磁场作用下,流体的流场和温度场关于半高处平面是非对称分布的,且在圆桶顶部存在明显的二次漩流;随着磁场强度的增大,流体的轴向流动减弱,流场和温度场逐渐关于半高处平面对称,热壁面与流体间的传热被抑制;当磁场强度增大到某一值后,流场和温度场趋于二维结构.