金属液滴铺展的磁流体动力学特性实验研究

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液滴撞击固壁以及相关的现象在日常生活中非常普遍,大量学者开展了相关的基础研究工作。然而,在一些特殊领域中(如材料电磁过程、金属3D打印、核聚变液态金属第一壁等),流动液体为金属,环境中存在磁场,该类液滴的铺展将产生更为复杂的现象,目前所开展的研究甚少,对该类现象的研究将有助于深入理解液态金属的磁流体力学特性。本文对室温下为液态的镓铟锡合金(Ga67In20.5sn12.5)液滴在水平磁场(磁场强度为0-2T)环境的铺展过程开展了大量的实验研究。通过采用高速相机从不同角度拍照的方法来获取液滴的轮廓变化情况,随后采用Matlab提取液滴轮廓,并计算液滴最大铺展系数、回弹高度等信息。研究发现,水平磁场下金属液滴铺展呈现与常规流体不同的非球对称现象:即在与磁场平行方向金属液滴的铺展受到抑制,在垂直磁场方向的铺展受到促进。同时通过开展磁流体力学的相关理论分析,对这一现象的产生进行详细的解释。这一现象的发现将有利于更好地实现磁场控制下的金属液体铺展行为的控制。
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