Электровихревое течение жидкого металла в цилиндрическом канале
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-2-20-27Ключевые слова:
электровихревое течение, магнитная гидродинамика, жидкий металлАннотация
Представлены результаты экспериментального исследования электровихревого течения галлиевого сплава в цилиндрическом канале при локализованном подводе электрического тока на боковых стенках. С помощью ультразвукового доплеровского анемометра получены профили скорости течений жидкого металла для различных значений тока и при различном расположении датчиков. Установлено, что в данной конфигурации электровихревые течения возникают во всем рассмотренном диапазоне значений силы тока. Скорости течения невелики (максимальная средняя по объему скорость достигает 40 мм/с), но течения нестационарны при всех рассмотренных параметрах течения. Амплитуда пульсаций скорости сопоставима со средним значением скорости. Определены характеристики пульсаций в зависимости от приложенного тока. Показано, что даже при минимальных токах нарушена симметрия течения, а его структура отличается от ожидаемой из геометрии канала и расположения электродов.Библиографические ссылки
Boyarevich V. V., Freiberg Ia. Zh., Shilova E. .V., Shcherbinin E. V. Elektrovikhrevye techeniia (Electroconvective flows). Riga: Zinatne, 1985. 315 p. (In Russian).
Khripchenko S. Yu. Elektrovikhrevye techeniia v kanalakh MGD-ustroistv (Electroconvective flows in channels of MHD devices). Ekaterinburg: UB RAS, 2009. 260 p. (In Russian).
Rabiger D., Zhang Y., Galindo V., Franke S., Willers B., Eckert S. The relevance of melt convection to grain refinement in Al-Si alloys solidified under the impact of electric currents. Acta Materialia, 2014, vol. 79, pp. 327–338.
Kazak O. V., Semko A. N. Electrovortex motion of a melt in DC furnaces with a bottom electrode. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2011, vol. 84, no. 1, pp. 223–231.
Kazak O. Modeling of vortex flows in direct current (DC) electric arc furnace with different bottom electrode positions. Metallurgical and Materials Transactions B, 2013, vol. 44. no. 5, pp. 1243–1250.
Kazak O. Numerical modelling of electrovortex and heat flows in DC electric arc furnace with cooling bottom electrode. Heat and Mass Transfer, 2013, vol. 50, no. 5, pp. 685–692.
Weber N., Galindo V., Priede J., Stefani F., Weier T. The influence of current collectors on Tayler instability and electrovortex flows in liquid metal batteries. Physics of Fluids, 2015, vol. 27, no. 1, 014103.
Vinogradov D. A., Teplyakov I. O., Ivochkin Y. P., Klementeva I. B. Influence of the external magnetic field on hydrodynamic structure of the electrovortex flow in hemispherical container. Journal of Physics: Conference Series, 2017, vol. 899, no. 8, 082006.
Weber N., Galindo V., Stefani F., Weier T. Current-driven flow instabilities in large-scale liquid metal batteries, and how to tame them. Journal of Power Sources, 2014, vol. 265, pp. 166–173.
Sneyd A. D., Wang A. MHD driven instabilities in aluminium reduction cells. Magnetohydrodynamics, 1996, vol. 32, no. 4, pp. 487–493.
Dement'ev S. B., Chaikovskii A. I., Chudnovskii A. Yu. Generation of electrovortex flows in liquid-metal baths with a multielectrode current input. Magnetohydrodynamics, 1988, vol. 24, no. 1, pp. 45–49.
Pedchenko A., Molokov S., Priede J., Lukyanov A., Thomas P. J. Experimental model of the interfacial instability in aluminium reduction cells. Europhysics Letters, 2009, vol. 88, no. 2, 24001.
Khripchenko S. Yu. Generation of large-scale vortical structures by small-scale helical turbulence in a fat layer. Magnetohydrodynamics, 1991, vol. 27, no. 4, pp. 77–83.
Cruz Gomez R. C., Zavala Sanson L., Pinilla M. A. Generation of isolated vortices in a rotating fluid by means of an electromagnetic method. Experiments in Fluids, 2013, vol. 54, 1582.
Kolesnichenko I., Frick P. Conducting fluid flow in a helical magnetic field. Magnetohydrodynamics, 2009, vol. 45, no. 2, pp. 165–171.
Sokolov D. D., Stepanov R. A., Frick P. G. Dynamo: from an astrophysical model to laboratory experiments. Physics–Uspekhi, 2014, vol. 57, pp. 292–311.
Kolesnichenko I., Khalilov R., Shestakov A., Frick P. ICMM two-circuit sodium loop: a tool to study the mixing of flows with different temperature. Magnetohydrodynamics, 2016, vol. 52. no. 1, pp. 87–94.
Kolesnichenko I., Khripchenko S., Buchenau D., Gerbeth G. Electrovortex flows in a square layer of liquid metal. Magnetohydrodynamics, 2005, vol. 41, no. 1, pp. 39–51.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
