РУС/ENG
Кафедра математики
физического факультета МГУ

Моделирование электровихревых течений в жидких металлах

Ассистент Е. А. Михайлов
Экспериментальная установка

В настоящее время в металлургии достаточно популярен электрошлаковый переплав, при котором специальная ванна, содержащая металл, нагревается с помощью электрического тока. Ввиду того, что плотность тока отличается в разных частях ванны, возникают вихревые течения расплавленного металла. Изучение подобных течений важно, поскольку они влияют на долговечность применяемых технических устройств.

 

Не менее полезно исследование подобных течений и с фундаментальной точки зрения. Попытки воспроизведения в лабораторных условиях работы динамо – механизма объясняющего наличие магнитного поля у Земли, Солнца и галактик - как правило, связаны с использованием жидких металлов. Электровихревые течения и их структура играют ключевую роль в объяснении процессов генерации магнитных полей в таких случаях.

 

Работа по изучению электровихревых течений ведется совместно с коллегами из Объединенного института высоких температур  Российской академии наук (ОИВТ РАН), где на протяжении долгого времени проводятся как теоретическое, так и экспериментальное исследование данного явления. В ходе нашего сотрудничества удалось добиться определенных успехов в математическом моделировании электровихревых течений.

 

Мы будем очень рады, если кого-то из студентов заинтересуют темы исследований, связанные с изучением ЭВТ. Важно, что в данном случае все полученные теоретические результаты могут быть проверены с помощью установки, находящейся в ОИВТ РАН, а также имеют перспективы практического применения.

 

Схема экспериментальной установки

Эксперимент в ОИВТ РАН

Экспериментальные исследования в ОИВТ РАН ведутся на установке следующей конструкции: рабочим участком является полусферическая медная ёмкость радиусом r2=94 мм, служащая большим электродом, заполненная эвтектическим сплавом индий – галлий – олово с содержанием по весу Ga — 67%, In — 20.55%, Sn — 12.5%, имеющим следующие основные физические свойства: температура плавления Tпл = 10.5 °С, плотность ρ = 6482 кг/м3, вязкость ν = 4.3×10-7 м2с-1, проводимость σ = 3.3×106 См. В центре полусферы размещается выполненный из меди или нержавеющей стали малый электрод, имеющий форму цилиндра с полусферическим окончанием радиусом r= 2.5 мм. Электропитание стенда осуществляется от источника постоянного тока, разработанного на основе трехфазного выпрямителя.

 

Ориентировочные темы курсовых работ:

  1. Исследование деформации поверхности жидкого металла возникающей в результате пинч-эффекта
  2. Исследование устойчивости течения во внешнем магнитном поле
  3. Прямое численное моделирование турбулентности в ЭВТ
  4. Исследование вихрей Россби в ЭВТ
  5. Теплообменные процессы в ЭВТ
  6. Моделирование ЭВТ в сильных магнитных полях

 

Подходы к исследованию:

  1. Написание собственных расчетных программ
  2. Использование пакетов расчета гидродинамики Fluent/Anes/OpenFOAM
  3. Физический эксперимент
Контакты

Михайлов Евгений Александрович (ea.mikhajlov@physics.msu.ru)

Галерея
Ассистент ...
Эксперимен ...
Эксперимен ...