流向磁场下球形气泡绕流的线性稳定性分析

摘要：

电磁冶金中氩气通常作为动力和载体将脱硫剂、脱氧剂吹入到液态金属中,因此存在磁场环境下气泡在液态金属中自由运动的问题,而绕流作为自由运动的特殊形态,是研究自由运动问题的第一步.本文通过有限元方法研究流向磁场作用下球形气泡绕流的全局线性稳定性,讨论Re≤1000,N≤60参数范围内稳态轴对称基本流对时间-方位角模态小扰动的响应,发现了 8 个不稳定的驻定模态,并绘制它们在Re-N参数平面与Re-Ha参数平面的中性曲线.结果显示方位角波数m=1的驻定模态首先导致第一次常规分岔,该模态已被广泛证实为轴对称绕流中最不稳定的模态,使轴对称尾迹转变为由一对反向旋转涡组成的单平面对称尾迹.同时第一次分岔的中性曲线展示磁场对球形气泡绕流先失稳后致稳的作用.后续分岔依次由m=2,3,···,8的不稳定模态导致.这些分岔为认识磁场环境下气泡绕流的尾迹结构提供重要的参考价值.

关键词：球形气泡绕流、线性稳定性分析、磁场

所属期刊栏目：55

分类号：O35(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金;中国科学院前沿科学重点研究计划项目;中国科协青年人才托举工程资助项目

在线出版日期：2023-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1407-1416