Formung und Kontrolle freier Oberflächen: Experiment

自由表面的成形和控制：实验

• 批准号: 5309990
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Christian Karcher
• 金额: --
• 依托单位: Elektrothermische Energiewandlung
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2000-12-31 至 2006-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5309990?language=en
• 关键词: Formung; und; Kontrolle; freier; Oberfl

In einer elektrisch leitenden Flüssigkeit können elektrische Ströme durch ein magnetisches Wechselfeld induziert werden. Treten diese Ströme gleichzeitig mit einem Magnetfeld auf, so wirken außerdem Lorentzkräfte auf diese Flüssigkeit. Diese Kräfte können sowohl die Flüssigkeitsströmung als auch die äußere Form der Flüssigkeit beeinflussen. Auf diese Weise lassen sich Formen von Metallschmelzen erzeugen, die ohne ein Magnetfeld nicht stabil existieren können. Die Lorentzkräfte können jedoch nicht beliebig gesteigert und verteilt werden. Neben den Stromwärmeverlusten sind es vor allem hydrodynamische und morphologische Instabilitäten, die heute noch viele praktisch relevante Anwendungen ausschließen. Die physikalischen Wirkmechanismen zur Entstehung und Beeinflussung dieser Instabilitäten sind bislang nur unzureichend verstanden. Das geplante experimentelle Teilprojekt und das damit eng verzahnte theoretische Teilprojekt A-4 haben zum Ziel, zum besseren Verständnis dieser Instabilitäten beizutragen. In den Experimenten wird die Wirkung von starken Lorentzkräften auf Flüssigmetall für zwei Referenzgeometrien untersucht. Bei der Konfiguration "Schale" befindet sich ein tropfenförmiges Flüssigmetallvolumen auf einer flachen, nichtleitenden Unterlage. Diese Konfiguration idealisiert den technisch relevanten Fall einer elektromagnetisch gestützten Badkuppe. Bei der Konfiguration "Ringspalt" ist das Flüssigmetall seitlich von zwei kreisförmigen, nichtleitenden Zylindern eingeschlossen. Diese Konfiguration idealisiert einen elektromagnetischen Stopfen zum Abdichten von aggressiven Schmelzen. Die in den geplanten Experimenten zu variierenden Parameter sind die Stromstärke und Frequenz der felderzeugenden Speisequelle sowie die Geometrie der Schale und des Ringspalts. Die Meßgrößen umfassen neben der Kontur der sich einstellenden Flüssigkeitsoberfläche auch die kritischen Werte für die Stromstärke und Frequenz, bei denen ein Instabilität einsetzt, sowie die kritische Wellenzahl der ersten instabilen Mode. Die experimentellen Ergebnisse werden verglichen mit den Voraussagen der numerischen Simulation und der analytischen Modellierung des kooperierenden theoretischen Teilprojekts A-4.

在一个elektrisch leitenden Flüssigkeit können elektrische Ströme durch ein magnetisches Wechselfeld induziert韦尔登.这股力量在磁场的作用下变得非常快，这样就可以把洛伦兹力推到这股力量上。这些Kräfte können sowohl die Flüssigkeitsströmung als auch die äußere Form der Flüssigkeit beeinflussen.当这些金属被熔化后，磁场就不稳定了。洛伦茨Kräfte können jedoh nicht beliebig gesteigert and vertiilt韦尔登。Neben den Stromwärmeverlusten sind es vor allem hydrodynamische und morphologische Instabilitäten，die heute noch viele praktisch relevante Anwendungen ausschließen.物理学上的动力学机制对动力学和动力学的不稳定性有很大的影响。该试验项目的设计和理论上对A-4项目的破坏已经在Ziel进行，从而使我们更好地理解了这一不稳定性。在该实验中，将使用两种参考几何学方法来测量Flüssigmetall上的洛伦兹曲线。Bei der Konfiguration“Schale”befindet sich ein tropfenförmiges Flüssigmetallvolumen auf einer flachen，nichtleitenden Unterlage.这种配置是一种理想的相关技术，它是一种电磁铁。在“Ringspalt”的结构中，两种结构的Flüssigmetall seitlich，nichtleitenden Zylindern eingeschlossen。这种配置理想化的是一种电磁停止器，以减少侵略性Schmelzen。Die in den geplanten Experimenten zu variierenden Parameter sind die Stromstärke und Frequenz der felderzeugenden Speisequelle sowie die Geometrie der Schale und des Ringspalts. Die Meßgrößen umfassen neben der Kontur der sich einstellenden Flüssigkeitsoberfläche auch die kritischen Werte für die Stromstärke und Frequenz，bei denen ein Instabilität einsetzt，sowie die kritische Wellenzahl der ersten instabilen Mode.实验结果韦尔登用数值模拟和分析模型对A-4工程进行了验证。