热辐射对导电液态磁流体流动与传热行为的影响

用实验、理论分析结合数值模拟的方法，研究密闭腔体内热辐射对导电磁流体的影响。封闭腔内充满半透明导电流体，在平行相对的壁面上分别形成辐射边界条件和冷却边界条件，然后分别在不同方向上施加稳恒磁场，研究腔体内导电流体在热辐射、磁场作用下的流动、传热行为，研究不同准则数之间的关系。实验部分，自行设计制作实验装置、规划执行实验方案，完成典型工况下的实验数据采集和映象录制；数值模拟部分，在申请者前期研究基础上，开发Chebyshev配置点谱方法耦合求解辐射传递方程和层流流动N－S方程及能量方程，稳恒磁场的作用反映在动量方程中的洛伦滋力源项上。本项目的研究可以进一步完善辐射磁流体力学理论，并用于电磁场控制下有色金属熔炼过程的优化，如锡熔炼炉，电解铝过程，电磁连铸结晶器内过程控制等。

针对项目申请时提出的研究内容和目标，认真组织和实施了研究过程，严格按照预算使用了研究经费。研究取得了重要成果,主要包括: 系统分析了磁场强度、辐射参数（光学厚度、吸收率、反照率、壁面黑度等）对方腔内磁流体流动与传热行为的影响；重点分析了磁流体力学中热辐射的重要性，特别获得了是否要考虑或者可以负略热辐射作用的临界辐射-导热参数；进一步详细分析了方腔内磁流体在热辐射和磁场作用下的传热规律和流型变化，以及热磁流体力学中的Hall效应和焦耳热。除了方腔内的研究外，还研究了圆桶内Taylor涡在磁场作用下的演变规律；同心圆桶内MHD Taylor涡的发展和变化规律。数值计算方面，系统开发了二维和三维方腔内高效高精度磁流体流动、能量守恒、辐射传递方程耦合配置点谱投影求解方法；首次提出并开发了三维直角坐标系辐射传递方程的配置点直接求解谱方法；首次开发成功了中等复杂区域内辐射传递方程的适体坐标谱求解方法和区域分解谱求解方法；针对强烈非线性传热问题提出了特别的谱计算方法。研究共发表SCI期刊论文28篇，国际会议论文超过10篇，国内会议5篇。对照当初项目申请之研究内容和目标，很好地完成了该自然基金项目。以上系列成果也为今后的磁流体力学、辐射磁流体力学非稳定性分析奠定了雄厚的基础。