Electrovortex flow of liquid metal in cylindrical channel
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-2-20-27Keywords:
электровихревое течение, магнитная гидродинамика, жидкий металлAbstract
Results of an experimental study of an electro-vortex flow of gallium alloy, generated in a cylindrical channel by electric current poles localized at the side walls, are presented. With the help of an ultrasonic Doppler anemometer, the velocity profiles of liquid metal currents are obtained for different current values and for different locations of the sensors. It is shown, that electro-vortex flows appear in all considered range of the electric current. The flow velocities are low (maximum average bulk velocity is 40 mm/s), but the flows themselves are non-stationary at all considered parameters. The characteristics of fluctuations are determined depending on the applied current. It is shown that even at the lowest currents the flow is not symmetrical and its structure differs from that expected from the geometry of the channel and the location of the electrodes.References
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.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
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.
