中文摘要：

本项目从基本的MAXWELL方程组出发，耦合CFD程序研究诱导电流在自由表面和涡流场中的行为特征，探索磁场对绕钝体流动的自由表面流动的结构特征及对尾迹与自由表面的相互作用的影响；了解磁场影响流动稳定性的重要参数及对尾迹、表面涡流等抑制机制。研究适合于磁流体的自耦合射流激发器及其他自由表面强化传热装置。运用新的流体显形技术和实验手段对磁流体绕钝体的自由表面流场、温度场和表面涡的产生和扩散、尾迹与自由

结论摘要：

由于磁场对导电流体的控制是非接触性的，磁场是流动主动控制的很好手段；磁场产生的洛仑兹力不仅改变液态金属流体的流动特性也直接影响其热质传递的机理。本项目从基本的MAXWELL方程组出发，发展了能应用于三维非均匀磁场下自由表面流动的诱导磁场方程，依此建立磁流体流动的数学模型；根据雷诺平均的类比方法，修正了磁场对湍流动能和湍流耗散影响的表达式，发展出新的磁流体湍流流动的k-ε双方程模型,并利用标量输运方程求解器对上述方程进行求解。研究了诱导电流在自由表面和涡流场中的行为特征，模拟了磁场对绕钝体自由表面流动的结构特征及对尾迹与自由表面相互作用的影响；了解磁场影响流动稳定性的重要参数及对尾迹、表面涡流等抑制机制；研究了适合于磁流体流动的自由表面强化传热装置。运用Particle Image Velocimetry (PIV)和高速摄影仪等流体显形技术和实验手段对磁流体绕钝体的自由表面流场、射流、温度场和表面涡的产生和扩散、尾迹与自由表面的相互作用等进行了测试，并与数值模拟进行了比较。这些对磁控聚变核能液体墙技术、冶金工业中半导体晶体生长的控制等有重要的指导意义。