竖直磁场作用下的液滴铺展凝固数值模拟

【作者】 孙思睿； 张杰； 倪明玖；

【机构】 中国科学院大学工程科学学院； 西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室；

【摘要】 磁场下的液态金属冷凝,尤其是液滴凝固在电磁冶金工业中有着重要的应用。由于磁流体实验手段研究复杂、难以观测,因此,通过数值模拟研究磁场下金属液滴的铺展和凝固过程及机理对相关现象的研究有着重要的意义。本文考虑竖直磁场对液滴凝固过程的影响,采用焓方法来模拟固液相变过程,并采用vof方法进行气液界面的捕捉和推进并考虑液滴与底板之间的接触热阻,通过与已有实验对比,确认了数值算法的精确性。随后,本文分别验证了无磁场下液滴铺展没有凝固和有凝固时的计算结果,并讨论了不同磁场大小下,不同We数、Ste数和不同接触热阻情形下,最大铺展半径的变化趋势,并与无磁场下的变化趋势进行对比,发现磁场会显著抑制液态金属液滴的铺展,但对垂直底板方向的凝固速度影响不大。更多还原