В Институте механики сплошных сред УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) представили новую экспериментальную установку, в которой при помощи магнитного поля генерируются сложные закрученные потоки в жидком металле.
Расплавленные металлы, электролиты, жидкие ядра планет — все это проводящие жидкости, течение которых существенно усложняется под действием внешнего магнитного поля. Изучением их движения занимается магнитная гидродинамика. Знание законов магнитной гидродинамики открывает возможности для создания новых устройств, например, насосов для перекачки жидкометаллических теплоносителей на атомных станциях. На их основе можно создавать инструменты для управления качеством литейной продукции, поскольку физические свойства конечного металлического изделия и его структура напрямую зависят от условий, при которых происходит его затвердевание.
«Закрученные потоки жидкости и газа нашли широкое применение в современной технике благодаря своим аэродинамическим, термодинамическим и гидромеханическим качествам, которые позволяют многократно интенсифицировать процессы энерго-, массо- и теплообмена», — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории технологической гидродинамики Института механики сплошных сред УрО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Мамыкин.
Управлять потоком проводящей жидкости можно бесконтактно, при помощи внешнего магнитного поля, создаваемого катушками с электрическим током. Меняя конфигурацию катушек, можно генерировать поле сложной геометрии, а подавая переменный ток, создавать, к примеру, бегущую волну магнитного поля.
Именно этот принцип использовали ученые ПФИЦ УрО РАН. Они разработали лабораторную установку, в ядре которой находится цилиндрический сосуд, состоящий из двух частей разного диаметра. Система катушек позволяет закручивать магнитное поле в ячейке в противоположных направлениях. По оценкам авторов, в такой системе может существовать целый спектр течений — вплоть до вихрей, напоминающих торнадо.
«Удивительно, насколько богатый набор сценариев позволяет наблюдать наша установка: начиная от достаточно простых течений при небольших скоростях и заканчивая сложными течениями типа вертикальных джетов и торнадо. Изучение каждого из этих течений и понимание механизмов управления ими позволят оптимизировать процессы производства, подавляя нежелательные или создавая полезные эффекты», — отметил Андрей Мамыкин.
Установка создана в рамках крупного научного проекта «Фундаментальная механика в новых материалах, конструкциях, технологиях».
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
