边界局域模引起钨偏滤器靶板侵蚀和形貌变化的数值模拟研究

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黄艳, 孙继忠, 桑超峰, 胡万鹏, 王德真. 2017: 边界局域模引起钨偏滤器靶板侵蚀和形貌变化的数值模拟研究, 物理学报, 66(3): 127-136. doi: 10.7498/aps.66.035201
引用本文: 黄艳, 孙继忠, 桑超峰, 胡万鹏, 王德真. 2017: 边界局域模引起钨偏滤器靶板侵蚀和形貌变化的数值模拟研究, 物理学报, 66(3): 127-136. doi: 10.7498/aps.66.035201
Huang Yan, Sun Ji-Zhong, Sang Chao-Feng, Hu Wan-Peng, Wang De-Zhen. 2017: Numerical study of thermal erosion and topographical change of divertor target plates induced by type-I edge-localized modes, Acta Physica Sinica, 66(3): 127-136. doi: 10.7498/aps.66.035201
Citation: Huang Yan, Sun Ji-Zhong, Sang Chao-Feng, Hu Wan-Peng, Wang De-Zhen. 2017: Numerical study of thermal erosion and topographical change of divertor target plates induced by type-I edge-localized modes, Acta Physica Sinica, 66(3): 127-136. doi: 10.7498/aps.66.035201

边界局域模引起钨偏滤器靶板侵蚀和形貌变化的数值模拟研究

Numerical study of thermal erosion and topographical change of divertor target plates induced by type-I edge-localized modes

  • 摘要: 钨材料在高瞬时热流作用下的熔化、流动是国际热核聚变实验堆面壁材料最突出的问题.本文将热传导方程与Navier-Stokes方程结合,建立了二维流体动力学模型,研究在边界局域模(ELM)强热流轰击下,钨熔化层在表面张力、压强梯度力、磁场力等作用下的流动,以及偏滤器靶板的侵蚀和形貌演化.结果表明,在ELM过程中,熔化层中的液体不断地向边缘区域流动,在打击点区域形成一个熔池,在熔化层的边缘区域形成类似山峰结构的凸起,加重了钨偏滤器靶板的侵蚀.在空间分布为高斯形状入射能流的作用下,钨熔化层两侧的山峰结构是对称的;当能流密度小于3000 MW·m?2时,表面张力对熔化层的流动起主要作用.本文在模型的数值求解中,采用交错网格的方法进行离散,克服了液体表面追踪的算法难点,保证了钨偏滤器靶板侵蚀程度计算的准确性.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-02-15

边界局域模引起钨偏滤器靶板侵蚀和形貌变化的数值模拟研究

  • 大连工业大学信息科学与工程学院,大连 116034;大连理工大学物理与光电工程学院,大连 116024
  • 大连理工大学物理与光电工程学院,大连,116024

摘要: 钨材料在高瞬时热流作用下的熔化、流动是国际热核聚变实验堆面壁材料最突出的问题.本文将热传导方程与Navier-Stokes方程结合,建立了二维流体动力学模型,研究在边界局域模(ELM)强热流轰击下,钨熔化层在表面张力、压强梯度力、磁场力等作用下的流动,以及偏滤器靶板的侵蚀和形貌演化.结果表明,在ELM过程中,熔化层中的液体不断地向边缘区域流动,在打击点区域形成一个熔池,在熔化层的边缘区域形成类似山峰结构的凸起,加重了钨偏滤器靶板的侵蚀.在空间分布为高斯形状入射能流的作用下,钨熔化层两侧的山峰结构是对称的;当能流密度小于3000 MW·m?2时,表面张力对熔化层的流动起主要作用.本文在模型的数值求解中,采用交错网格的方法进行离散,克服了液体表面追踪的算法难点,保证了钨偏滤器靶板侵蚀程度计算的准确性.

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