磁流体力学

摘要： 采用可压缩电阻性磁流体力学模型,研究了初始电流片的长宽比L_(x)对非对称多重X线磁场重联的影响。研究结果发现,当L_(x)超过一定的阈值时,非对称磁场重联的演化过程中将伴有多重X线重联发生。进一步地研究结果表明,当L_(x)越大,多重X线重联就越容易出现,相同时间间隔内所诱发的次级磁岛的尺寸也随之相应变大,不仅如此,次级磁岛的尺寸占整个模拟尺寸的比例也有所增大。对于L_(x)比较大的情形,当非对称多重X线磁场重联发展到一定程度后,非对称多重X线磁场重联的重联点基本不随时间变化,并且所诱发的大尺度次级磁岛的大小也基本稳定,该结论与Magnetospheric Multiscale(MMS)观测现象一致。因此这些结果可以用来解释一些卫星观测现象,尤其对空间物理中有关次级磁重联产生的多重X重联的观测有一定指导作用。

摘要： 研究高维不可压磁流体力学方程组的柯西问题,采用能量估计法得到了整体解的存在性及衰减率情况。通过能量估计方法和Sobolev及插值不等式方法证明。

摘要： 保护间隙用于防雷保护,虽然结构简单,但其空气间隙往往无法快速将电弧熄灭,进而导致线路的跳闸率升高。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个拉弧线圈的方法,通过改变间隙的磁场分布,使得电弧所受的电磁力增加,电弧半径变小,从而加快电弧的熄灭。基于COMSOL仿真平台,根据磁流体力学(MHD)理论建立了间隙电弧放电仿真模型。仿真结果表明,改进型保护间隙的电弧偏移量远大于传统保护间隙,电弧最小半径为传统保护间隙的47%。现场实验证明,改进型保护间隙的电弧均能够在5 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,最大只有传统保护间隙熄弧时间的14.1%。

摘要： 保护间隙结构简单,但其空气间隙无法快速熄弧,使得线路的跳闸率上升。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个空气炮的方法,通过喷射出高速气流,带走电弧的热量并拉细电弧,从而加快电弧的熄灭。该空气炮能在灭弧后自动充气,为下一次动作做准备。基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)理论,利用COMSOL软件建立了该新型保护间隙模型以及电弧的仿真模型。经仿真计算,加装自能式空气炮的保护间隙能将电弧拉细到原来粗细程度的25%,更易熄灭。由于气流带走热量,使电弧的弧心温度仅为传统保护间隙的1/3,也使电弧更易熄灭。现场实验证明,加装自能式空气炮的保护间隙的电弧均能够在13.3 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,熄弧时间最多只有传统保护间隙的31.8%。

摘要： 本文利用保持平均磁场散度为零的限制条件,设计出了满足全局散度为零的变分重构方法(Globally solenoidality-preserving variational reconstruction approach,VR-GSP),并将其应用于日冕太阳风磁流体力学(Magnetohydrodynamics,MHD)数值模拟中的磁场重构.为评估该方法的有效性,我们模拟了2234卡林顿周(Carrington rotation,CR)的日冕结构.在模拟中,我们将VR-GSP方法与Feng等(2019)中的基于最小二乘法的全局磁场散度为零的重构方法(Globally solenoidality-preserving least-squares method,LSQ-GSP)作了比较.比较结果显示,基于VR-GSP方法的MHD模拟同样再现了Solar Dynamics Observatory(SDO)卫星、Solar and Heliospheric Observatory(SOHO)飞船以及Wind卫星观测到的包括冕流以及高低速流等大尺度日冕结构,而且相比于LSQ-GSP,基于VR-GSP的MHD模拟的计算效率更高,从而也说明其更有助于在有限体积框架下设计出满足磁场散度为零的高效和紧致的数值方法,并应用于研究复杂强磁场环境下的磁流体力学问题.

摘要： 利用磁流体力学程序SSS-MHD模拟了炸药柱面内爆磁通量压缩发生器CJ-100装置的加载过程,讨论了各项装置参数的影响,结果表明装置可达到的峰值磁场值与初始磁场值成反比关系。设计了铁/铜夹层结构的样品靶,在该型装置上开展纯铁的准等熵加载实验。利用光子多普勒测速探头测量到6.43 km/s的样品靶自由面速度,在DT4铁中获得206 GPa的准等熵加载压力。铁材料的压力-比容曲线与理论等熵线基本重合,表明内爆磁压缩加载过程具有较高的等熵程度。

摘要： 激光驱动亥姆霍兹电容线圈靶的磁重联实验已经提出并进行了多年.当实验中的金属板被强激光照射时产生自由电子,这些自由电子的运动在连接两金属板的两个平行线圈中产生电流,由两个平行线圈内部电流产生的磁场之间随即发生重联.该实验不同于其他直接由Biermann电池效应所产生高β(等离子体热压与磁压的比值)环境下的磁重联实验.对该类实验进行了3维磁流体动力学数值模拟,首次展示了亥姆霍兹电容器线圈靶如何驱动磁重联的过程.数值模拟结果清楚地表明,磁重联的出流等离子体在线圈周围发生与实验结果相一致的堆积现象.线圈电流产生的磁场可高达100 T,使得磁重联区域周围的等离子体β值达到10?2.与实验室结果进行比较,数值模拟重复了实验展示的大多数特征,可有助于深入认识和理解实验结果背后的物理学原理.

摘要： 在二维磁驱动数值模拟程序MDSC2中增加了LiF材料的材料参数和功能模块,使MDSC2程序具有了求解带窗口磁驱动准等熵压缩实验的能力.采用MDSC2程序,对大电流脉冲功率装置上的exp-3-window、exp-6-window带窗口磁驱动准等熵压缩实验进行了模拟.数值模拟结果表明,二维磁驱动数值模拟程序MDSC2能正确模拟带窗口磁驱动准等熵压缩实验exp-3-window和exp-6-window的全过程,模拟的飞片/窗口界面速度在飞片/窗口界面速度的上升阶段、峰值附近和卸载阶段与实验测量基本一致,验证了新程序的计算有效性.MDSC2程序对带窗口磁驱动准等熵压缩实验的正确模拟有助于磁驱动样品物性实验的研究.

摘要： 运用一种适用于高马赫数、低雷诺数流动条件下的磁流体力学(MHD)计算方法研究气动力/热特性.采用经典Hartmann流动验证计算方法的有效性和准确性,通过布置磁场的分布形式、改变磁场强度研究磁场对磁流体流动的影响,包括对激波的控制作用及对壁面压力和热流密度的影响,进而得到磁流体条件下的气动热加热特性.通过研究,得到以下结论:磁场对流动的影响主要通过无量纲互涉参数体现,给定来流条件的情况下,通过提高电导率或增强磁感应强度都可以起到增强磁场效应的效果;磁场对流场作用主要表现为磁阻滞效果,引入磁场后流场变化更为平缓,随着机体内磁场强度增大,激波的脱体位置不断前移、强度逐渐变弱,飞行器表面压力不断升高、热流逐渐下降.

摘要： 本文简要介绍近几年关于可压缩/不可压缩磁流体力学非线性稳定/不稳定性问题的数学分析结果,其中包括不可压情形的磁瑞利-泰勒(Rayleigh-Taylor)不稳定性问题和可压情形的帕克(Parker)不稳定性问题.特别地,从数学上分析了(平衡)磁场对不稳定性增长的影响,刻画了一些因素(例如区域的几何形状、边界条件等)如何影响不稳定性的增长.特别地,给出了判别一个定态解(平衡态)是稳定或不稳定的阈值.

摘要： 随着基因组学和蛋白质组学重要性的不断提高,无可移动部分的磁流体力学微泵已经在微流体领域受到越来越广泛的重视.该文章提出了简化的磁流体流动模型,并利用COMSOL Multiphysics软件对交流电磁流体力学微泵进行理论分析.基于建立的数学模型,对不同微通道尺寸的磁流体力学微泵进行了模拟分析.该文章研究了在一定实验条件下,相位和频率这两个重要参数对微泵抽吸效果的影响.最为重要的是,本文提出了一种新型的具有平面电磁铁的磁流体力学微泵模型.

摘要： 本报告综述最近十余年利用多步隐格式在磁流体力学数值模拟和利用试验粒子方法对粒子加速进行模拟两方面取得的进展，其中包括：(1)提出太阳耀斑统一模型;(2)提出日冕物质抛射的新浮磁流触发机制;(3)提出日冕EIT波的产生机制；(4)提出日震波对低层太阳大气磁重联产生周期性的调制；(5)实现2.5维辐射磁流体力学数值模拟，并将之应用于日饵的形成与振荡;(6)提出太阳耀斑中电场加速的粒子能谱呈现指数截断的幂律形式，而不是单纯的幂律谱。

摘要： 本文利用全球磁流体力学模拟结果检查磁倾角对磁层顶位形的影响.首先利用电流密度和太阳风流线确定磁层顶位置.得到的磁层顶用一个三维面方程拟合,可以描述极尖区位置和磁层顶南北不对称性和旋转不对称性.研究了南向行星际磁场时磁倾角变化对磁层顶位形参数的影响,发现磁倾角基本不影响赤道面磁层顶,但是影响极尖区位置和磁层顶南北不对称性和旋转不对称性.这些结果和常用的经验模型结果相符合.

摘要： 微磁层膨胀问题在行星际中具有重要应该用价值,并已经有了大量研究.本文主要通过全球磁流体力学(MHD)数值模拟,对低轨条件下(500km高度),等离子体注入引起的卫星偶极场(微磁层)膨胀现象进行了研究.数值模拟结果表明,微磁层会随着等离子体的注入而不断膨胀,同时卫星携带的偶极磁场强度随距离的衰减由r-3变为r-2到r-1.微磁层膨胀的物理机制主要有两个:(1)等离子体热压的不断增强,(2)漂移形成的环电流结构.

摘要： 在2.5维笛卡尔坐标系中,为了能够精确、稳定和高效的数值求解磁流体力学(MHD)方程,本文在具有TVD特性的Lax-Friderihcs差分格式基础上,采用GLM法改进磁场散度的计算,并引入耗散修正,从而发展了一种新的数值组合计算方法.在二维Rotor问题算例检验中,改进修正法能够得到稳定可靠的螺旋阿尔芬波结构.将其应用到磁云在背景太阳风运动物理过程中,能够在保证准确性和稳定性基础上,节省一半的计算机时,为向高维数值模拟的应用奠定了基础.

摘要： 磁流体力学数值模拟算法是受控热核反应和天体物理学研究领域的重要算法之一,然而,该模拟过程耗时且复杂,在此,本文提出了一类高效的面向多核集群的磁流体三维数值模拟并行化算法MHD_3DNSPA(MHD3D numerical simulation parallel algorthm).首先,实现了MPI并行数值模拟算法,其次,利用多核集群的分布式共享内存模型,实现了基于MPI+OpenMP的磁流体数值模拟混合并行化算法MHD_3DNSPA.最后,在联想大规模集群深腾7000上,对MPI并行化算法与混合并行化算法的效率进行验证和分析,结果表明,在多核集群上,充分利用分布式和共享式混合架构特点,能进一步提升算法整体性能,且性能提升与问题规模和并行粒度密切相关,与串行算法相比,MPI并行化算法的计算效率提升了53.94％,MHD_3DNSPA计算效率提升了61.5％.

摘要： 本综述报告简要介绍国际上日地系统连锁变化过程的物理建模以及正在起步阶段的空间天气数值预报模式，重点介绍磁层全球磁流体力学(MHD)的数值模型和自主开发的PPMLR-MHD数值模式，该模式采用国际先进的高精度、低数值逐段抛物线方法，使我国成为国际上少数拥有能自洽描述太阳风-磁层-电离层耦合系统数值能力的国家之一。该模式在行星际激波与磁层相互作用、地球空间电流体系、磁层顶K-H不稳定性等研究中取得了重要进展，深化了人们对太阳风-磁层相互作用过程及其变化规律的认识，为业务型的空间天气数值预报模式奠定了研究基础。

摘要： 磁驱动高速飞片实验中发现,样品在加载过程中熔化甚至气化现象严重,这不利于材料物性研究的开展,为此,使用磁流体力学程序MDSC模拟计算了磁驱动飞片的整个过程,通过采用非物理假设对能量守恒方程中热传导系数、电阻率系数的控制,结合磁场扩散速度,分析了磁驱动高速飞片的烧蚀机制.飞片内应力波传播速度明显的高于磁扩散速度,电流不能先于应力波快速渗透到样品内部.热传导对计算结果影响不大,飞片介质内能量的传输机制主要是磁(电流)扩散效应产生的欧姆加热.欧姆加热项对于飞片的飞行速度影响很大,不考虑欧姆加热项的影响将产生超过20％的误差.此外,还分析了磁场扩散加快和飞片温度的升高两者的相互作用关系.

摘要： 结合CFD与FEM方法,对国际热核聚变实验堆(ITER)的双冷锂铅(DCLL)包层进行了“流-固-热-磁”多物理场耦合的三维数值模拟.基于电势方法,采用PISO算法和相容守恒格式求解了包含Lorentz力的不可压Navier-Stokes方程.应用有限元方法分析了DCLL包层关键部件流道插件(FCI)在热场和磁场耦合作用下的热应力.利用多物理场的顺序耦合算法获得了在外加磁场作用下,包层内金属流体的压力、速度和温度分布,研究了各种厚度和导电率的FCI对于包层的MHD效应和传热性能的影响.

摘要： 永磁流体动力学方法和设备，用于稳定一个运动的柔性薄导热软磁铁磁性材料铸带(50)，可抗拒当其沿一个结晶器腔体(C)移动、其前表面被来自被铸造的熔融金属加热而其反面则流过的增压的冷却剂冷却时所产生的热变形。水磁装置(38)被排列在一个阵列(51)中，其中，增压的冷却剂(93)通过固定的节流通道(90)供给面对铸带反面的压力槽。这些压力槽被磁极表面(34)所围绕。冷却剂以快速运动的薄膜的形式从压力槽中喷射出来用以冷却铸带的反面并将铸带浮起使之与磁极表面间隔开来，与此同时，铸带被强有力的伸出吸引力稳定在平直状态。

摘要： 本发明公开一种基于流体力学伯努利原理的流体物料传输装置及方法，属于流体力学领域，流体物料传输装置包括传输管道，步进电机，离心式风机，三元控制器，风力感应装置，控制主板，电能管理模块，机电控制器；流体物料传输方法包括，采集流体物料的物料数据、受力数据，获得第一关系，基于受力数据，采集施加受力数据的施加源头数据，获得第二关系；基于第一关系和第二关系，构建流体物料传输控制模型，流体物料传输控制模型用于控制流体物料的传输；本发明具有量速可控，使用安全，运行稳定，易于维护，质优价廉的技术效果，为流体物料传输提供了技术借鉴。

摘要： 一种发电机(2)，其包括至少一个高压气体源(2；2’)和一个封闭的液压线路(3)，至少一个入(3a，3’a)，流动截面上的一个扼流装置(5)，位于所述扼流装置(5)下游的至少一个出口(3b)，以及至少一对电极(12，13)，这种安排使得当在工作时一个电流(I)在电极(12，13)之间流动，电流的强度取决于在液压线路(3)的长度(6)中溶液的流速(v)，相关的磁场的强度(B)，以及在电极(12，13)之间的电阻(R1)。

摘要： 永磁流体动力学方法和设备,用于稳定一个运动的柔性薄导热软磁铁磁性材料铸带(50),可抗拒当其沿一个结晶器腔体(C)移动、其前表面被来自被铸造的熔融金属加热而其反面则流过的增压的冷却剂冷却时所产生的热变形。水磁装置(38)被排列在一个阵列(51)中,其中,增压的冷却剂(93)通过固定的节流通道(90)供给面对铸带反面的压力槽。这些压力槽被磁极表面(34)所围绕。冷却剂以快速运动的薄膜的形式从压力槽中喷射出来用以冷却铸带的反面并将铸带浮起使之与磁极表面间隔开来,与此同时,铸带被强有力的伸出吸引力稳定在平直状态。

摘要： 本发明涉及监视海洋结构物的物理变化的系统及方法，更具体而言，提供一种监视海洋结构物物理变化的系统，包括复合光计量仪器，所述复合光计量仪器以利用光纤布拉格光栅的至少一个以上光学传感器感知所述海洋结构物的行迹及结构性变化。根据本发明，涉及引进光学传感器方式的测量方法，能够实时准确监视海洋结构物的物理变化，对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置进行实时测量监视及控制，更详细而言，涉及综合地测量因气体或流体力学环境内外力而施加于海洋漂浮物的前后左右倾斜度、吃水、吃水差、腐蚀、侵蚀、龟裂、压力、应力、振动、频率等变化，以此为基准预测控制所述海洋结构物，实现燃料节省、安全运用及维护信息提供的方法，提供一种通过对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置实时测量监视及预测控制的燃料节省、安全运用及维护信息提供方法。

摘要： 本发明涉及气体动力学或流体动力学轴承的一种制造方法及这种类型的轴承,这种轴承具有带有第一表面的第一元件和第二元件(10),表面是可以移动的,最好在所述第一表面间具有小的间隙可彼此相对旋转,并且在彼此相对的表面中的至少一个上具有一槽型(12),用于在所述元件的相互运动中通过表面之间的介质如空气或液体产生一个泵效果,以便于在相互运动中形成防止表面物理接触的薄膜,其特征在于所述表面上的槽型通过在表面上涂抹一薄喷层,以在所述槽(12)之间形成凸出脊(13)的形式得到。

摘要： 本发明公开了一种尺寸较小、可与便携式芯片集成的磁流体力学微泵。该磁流体力学微泵，包括基底，所述基底的下表面设置有平面型电磁铁，所述基底的上表面设置有基体，所述基体上刻蚀有微通道以及与微通道连通的储液池，在微通道的两侧设置有电极，所述电极溅射在基体的上表面，还包括用于将微通道密封的封装层，所述封装层上设置有注液口和电极接入孔。该磁流体力学微泵由于采用平面型电磁铁来产生磁场，代替了现有的三维电磁铁作为磁场源，从而使得制作的磁流体力学微泵的尺寸较小，更容易实现微型化，可与便携式芯片集成，而且，平面型电磁铁的加工更为简单，降低了磁流体力学微泵的加工制作成本。适合在非机械式微泵领域推广应用。

摘要： 本发明涉及科学研究实验技术领域，尤其涉及一种基于等离子体物理磁流体力学的实验装置。提供一种方便人们对磁流体进行多场景实验，从而减少实验成本和操作时间的基于等离子体物理磁流体力学的实验装置。一种基于等离子体物理磁流体力学的实验装置，包括有操作台和挡板等，操作台上部前侧连接有两个挡板，操作台上部后侧也连接有两个挡板。本发明通过按压压盘带动增磁芯进行上下移动调节，对增磁芯与倒流柱之间的位置关系进行调节，从而方便人们观察磁流体在倒流柱上的状态，同时能够往蓄水池内注水，再将磁流体导入水中，观察磁流体在水中的状态，达到了方便人们对磁流体进行多场景实验，减少实验设备的更换，从而减少实验成本和时间的效果。

摘要： 本发明属于高热流密度的芯片散热领域，具体涉及一种基于磁流体力学效应的芯片散热方法及其装置。包括换热通道、液态金属、三棱锥肋群、高导热硅脂、发热芯片、磁铁组，所述换热通道由左右两侧导电壁和上下绝缘壁组成，所述换热通道的第二绝缘板外侧接触发热芯片，而内侧布置有小阻塞比的散热肋群，所述磁铁组为一对极性相反的磁铁，并分布于流道的左右两侧，通过该磁铁组提供可覆盖流域的均匀外磁场。本发明所提供的方法在利用液态金属高导热能力的同时，还可优化流动边界层的流型结构，显著提升壁面对流换热效率，可广泛应用于诸如高性能计算机、激光泵浦源等高热流密度的电子散热领域。

摘要： 本发明公开了一种尺寸较小、可与便携式芯片集成的磁流体力学微泵。该磁流体力学微泵，包括基底，所述基底的下表面设置有平面型电磁铁，所述基底的上表面设置有基体，所述基体上刻蚀有微通道以及与微通道连通的储液池，在微通道的两侧设置有电极，所述电极溅射在基体的上表面，还包括用于将微通道密封的封装层，所述封装层上设置有注液口和电极接入孔。该磁流体力学微泵由于采用平面型电磁铁来产生磁场，代替了现有的三维电磁铁作为磁场源，从而使得制作的磁流体力学微泵的尺寸较小，更容易实现微型化，可与便携式芯片集成，而且，平面型电磁铁的加工更为简单，降低了磁流体力学微泵的加工制作成本。适合在非机械式微泵领域推广应用。