【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁流体的传热抑制机制分析，涉及到横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法。
技术介绍
1、热因素为高温气流对管道壁面烧蚀磨损的影响因素中的最主要因素，烧蚀量与管壁温升间可能存在指数关系，而管壁温升主要来源于其与气流之间的对流换热，因此，降低高温气流与管壁间的对流换热强度对减轻管道烧蚀、延长部件使用寿命以及提升设备工作性能具有重要意义。
2、气体在高温条件下会发生热电离，生成等离子体，当在燃料或推进剂中添加少量电离电位较低的碱金属化合物后，宏观上表现为磁流体特性，分析磁流体特性可以实现减轻管道烧蚀，但当前目前只关注了能量提取的功率和效率等指标以及电磁力的推动加速作用，对管道内传热的研究很少，还存在以下几点不足：1、对磁场的作用规律和调控机理的掌握不足，当前普遍认为横向磁场能够降低管道内的流动速度，进而抑制磁流体中的湍流强度，但针对液态磁流体与壁面间传热特性的分析存在差异，对其传热调控机理的认识也未取得一致。
3、2、目前针对磁场作用下液态磁流体流动和传热特性的研究较多，但对磁气体动力学流的关注却很少，对于气态磁流体而言，当其流速较低时，可视为不可压缩磁流体，因此气体温度变化引起的热力学参数变化不能忽略，而液态磁流体中的焦耳热与粘性加热相比数量级很小，因此一般忽略其影响，使得当前分析场景存在一定的局限性，进而使得传热特征规律也存在较大的差异性。
4、3、关于液态磁流体在管道内流动和传热特性的数值模拟研究一般都以管道全部实际均匀磁场为研究条件，而现实条件下很难达到磁场完全均匀的
技术实现思路
1、鉴于此，为解决上述
技术介绍
中所提出的问题，现提出横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：本专利技术提供横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，该方法包括：a1、构建传热抑制机制分析模型。
3、a2、设置所述传热抑制机制分析数学模型的数值求解方法，并进行验证和检验。
4、a3、分析圆管中磁流体的传热抑制机制。
5、a4、输出分析结果。
6、相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：（1）本专利技术通过结合磁场的过渡梯度、气体热力学参数的变化及磁气体动力学流中的焦耳热效应，数值模拟得到了部分磁化圆管中磁气体动力学流速度场和温度场的空间分布，分析了圆管内电流、电磁力、焦耳热等参数的变化，揭示了横向磁场对流动和传热特性的影响规律和调控机理，有效解决了当前对磁场的作用规律和调控机理的掌握不足的问题，填补了当前针对液态磁流体与壁面间传热特性和传热调控机理的认识空缺。
7、（2）本专利技术通过融入磁气体动力学流进行热力学参数分析，规避了当前忽略热力学参数变化导致的差异性，拓展了分析场景的局限性，从而确保了传热特征规律分析的真实性和合理性。
8、（3）本专利技术通过设置磁场的过渡梯度，规避了当前以管道全部实际均匀磁场为研究条件存在的不足，便于磁场过渡区域流动和传热特性的变化以及导致这种变化的原因分析的开展。
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1.横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：该方法包括：
2.根据权利要求1所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述圆管模型中圆管的直径为30mm，长度为400mm，圆管中间1/2区域为加磁区，所述加磁区的长度为200mm，磁场与流动方向垂直且在加磁起始段和终止段存在线性梯度变化，过渡距离为2mm，在圆管入口处，具有温度为500K和速度为20m/s的气态磁流体流入圆管，磁流体电导率为为1000s/m，圆管外壁与外部空气进行对流换热。
3.根据权利要求2所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述磁-流-力-热耦合动力学方程具体表示为：
4.根据权利要求3所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述磁-流-力-热耦合动力学方程满足的感应电流的欧姆定律、电荷守恒定律和电势的Poission方程具体表示如下：
5.根据权利要求3所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述对所述方程进行无量纲化，具体执行
6.根据权利要求5所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述设定边界条件，具体设定如下：
7.根据权利要求6所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述进行对流换热特性参数表征，具体表征如下：
8.根据权利要求1所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述数值求解方法的具体设置如下：
9.根据权利要求2所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述进行验证和检验，具体如下：
10.根据权利要求7所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述分析结果包括：
...【技术特征摘要】
1.横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：该方法包括：
2.根据权利要求1所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述圆管模型中圆管的直径为30mm，长度为400mm，圆管中间1/2区域为加磁区，所述加磁区的长度为200mm，磁场与流动方向垂直且在加磁起始段和终止段存在线性梯度变化，过渡距离为2mm，在圆管入口处，具有温度为500k和速度为20m/s的气态磁流体流入圆管，磁流体电导率为为1000s/m，圆管外壁与外部空气进行对流换热。
3.根据权利要求2所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述磁-流-力-热耦合动力学方程具体表示为：
4.根据权利要求3所述的横向磁场作用下圆管中磁流体的传热抑制机制分析方法，其特征在于：所述磁-流-力-热耦合动力学方程满足的感应电流的欧姆定律、电荷守恒定律和电势的pois...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛保全，白向华，赵其进，魏曙光，陈春林，王传有，王之千，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：
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