梁思苑，倪明玖，張年梅

(中國(guó)科學(xué)院大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院， 北京 100049)

在國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(international thermonuclear experimental reactor, ITER)中，包層是主要部件之一，它承擔(dān)著聚變反應(yīng)所需原料氚的增殖及能量轉(zhuǎn)換雙重任務(wù)[1]。液態(tài)金屬在包層流道中流動(dòng)時(shí)，由于受到外部強(qiáng)磁場(chǎng)作用而產(chǎn)生的洛倫茲力將改變速度場(chǎng)分布形式，流場(chǎng)的改變進(jìn)而影響流體和結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)，也同時(shí)引起流道插件熱變形和熱應(yīng)力的改變。而在液態(tài)雙冷鋰鉛包層(dual coolant lead lithium, DCLL)結(jié)構(gòu)中，流體從入口到出口經(jīng)歷U型流道，即從下到上的入口段，轉(zhuǎn)彎處的過(guò)渡段以及轉(zhuǎn)彎后從上到下的出口段，如圖1(a)所示。液態(tài)金屬流體在這復(fù)雜流道內(nèi)流動(dòng)會(huì)出現(xiàn)不同的三維MHD效應(yīng)[2-5]。因此對(duì)U型流道中的流動(dòng)、傳熱及流道插件的力學(xué)性能深入研究具有重要的科學(xué)意義。

圖1 U型流道結(jié)構(gòu)示意圖及詳細(xì)尺寸Fig.1 Geometry of the duct and dimensions

目前，許多學(xué)者[2-8]對(duì)于U型流道內(nèi)的磁流體力學(xué)行為進(jìn)行了研究。Xiao和Kim[2]利用商業(yè)軟件CFX研究不同橫向磁場(chǎng)下矩形導(dǎo)電壁面U型流道中流體的三維MHD效應(yīng)，結(jié)果表明隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，入口段和出口段側(cè)壁邊界層厚度稍有減小，而側(cè)層處速度峰值有明顯提升。Yang和Kim[3]研究固壁電導(dǎo)率對(duì)于橫向均勻磁場(chǎng)下U型流道流場(chǎng)壓降的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)流場(chǎng)壓降隨著固壁電導(dǎo)率的減小而下降。而同一固壁電導(dǎo)率下，不同過(guò)渡段長(zhǎng)度的U型流道總體壓降相同。Chen等[4]研究不同流道插件電導(dǎo)率對(duì)均勻磁場(chǎng)下U型流道中流場(chǎng)速度、壓力分布的影響，結(jié)果顯示隨著流道插件電導(dǎo)率的變化，流場(chǎng)的速度和壓降呈現(xiàn)非線性變化。另外，還發(fā)現(xiàn)流道插件的存在大大降低間隙流區(qū)流體的速度和壓降。Patel[6-7]和Swain等[8]分別采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方法研究不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下導(dǎo)電的幾何復(fù)雜通道(包括一段U型管道和兩段直角段管道)中的壓降分布，結(jié)果表明隨著磁場(chǎng)的增強(qiáng)，U型管道和兩段直角段管道的壓降都有顯著提升。此外，一些學(xué)者對(duì)于直通道內(nèi)的流動(dòng)特性、傳熱性能進(jìn)行了研究，Li等[9]考慮熱傳遞和流固耦合效應(yīng)研究包層直流道中的溫度分布和熱位移熱應(yīng)力分布，發(fā)現(xiàn)較高的對(duì)流換熱系數(shù)會(huì)減少流道插件的溫度和熱應(yīng)力，而且不會(huì)影響主流區(qū)的溫度。另外，較低的流道插件熱導(dǎo)率能增加主流區(qū)的出口溫度，但也會(huì)增加流道插件的熱應(yīng)力和溫度梯度。

由于外部磁場(chǎng)的作用，液態(tài)金屬流體在U型流道中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的誘導(dǎo)電流將改變復(fù)雜幾何通道內(nèi)的速度場(chǎng)，速度分布的改變會(huì)影響流道內(nèi)傳熱性能的變化，特別是在聚變堆中子體積熱源的共同作用下，流體和流道結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)有不同的溫度分布，也導(dǎo)致流道插件的變形場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的改變，這在以前研究中涉及較少，有必要進(jìn)行詳細(xì)分析。本文采用順序耦合方法，應(yīng)用有限體積法和有限元法求解帶洛倫茲力源項(xiàng)的Navier-Stokes方程和結(jié)構(gòu)的力平衡方程，模擬U型流道中的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及流道插件位移場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，并研究外加磁場(chǎng)強(qiáng)度、流體進(jìn)口速度、壁面導(dǎo)電性能對(duì)U型流道的流動(dòng)傳熱以及流道插件力學(xué)性能的影響。

1 問(wèn)題描述

1.1 計(jì)算模型

本文的計(jì)算模型如圖1所示，該U型流道外側(cè)為厚度為5 mm的流道插件。液態(tài)鋰鉛流體從流道左側(cè)下方流入，右轉(zhuǎn)彎經(jīng)過(guò)渡段后從右側(cè)下方流出，流道截面為214 mm×314 mm，外加磁場(chǎng)與y軸方向相同。此外，假設(shè)外側(cè)流道插件全部被氦氣包圍，其中，氦氣溫度為673 K，對(duì)流換熱系數(shù)為4 000 W/(m2·K)。表1列出液態(tài)鋰鉛流體和碳化硅(SiC)流道插件的材料屬性。

1.2 控制方程

在外部橫向磁場(chǎng)作用下，金屬導(dǎo)電流體流動(dòng)應(yīng)滿足下列方程:

表1 材料屬性Table 1 Material parameters

連續(xù)性方程

·u=0.

(1)

動(dòng)量方程

ρ(u·)u=-p+η2u+J×B.

(2)

方程(2)中包含洛倫茲力項(xiàng)J×B。

在磁熱流固耦合場(chǎng)中應(yīng)滿足下列方程：

電荷守恒

·J=0.

(3)

歐姆定律

J=σ(-φ+u×B).

(4)

能量方程

(5)

式中：u,p,φ,J,B,T,ρ,η,σ,CP,k分別為流體速度、壓強(qiáng)、電勢(shì)、電流、磁場(chǎng)強(qiáng)度、溫度、密度、動(dòng)力黏性系數(shù)、電導(dǎo)率、定壓比熱容和熱導(dǎo)率，Q為中子熱源。Smolentsev等[10]利用中子學(xué)計(jì)算代碼將中子體積熱源分布擬合成指數(shù)形式，即

Q(x)=3×106×e(-10x).

(6)

基于靜力平衡方程、幾何方程、物理關(guān)系以及約束條件，采用有限元方法求解流道插件結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力，結(jié)構(gòu)中的位移、應(yīng)力應(yīng)變滿足下列方程：

靜力平衡方程

σij,j+fi=0.

(7)

幾何方程

(8)

本構(gòu)方程

σij=2Gεij+λθδij.

(9)

式中：di,σij,εij,fi,G,θ,α,δij,λ分別為位移矢量分量、應(yīng)力張量分量、應(yīng)變張量分量、外力分量、剪切模量、體積應(yīng)變、熱膨脹系數(shù)、克羅內(nèi)克函數(shù)及拉梅系數(shù)。

1.3 邊界條件

在目前的工作中，我們主要研究金屬流體流動(dòng)充分發(fā)展后的流動(dòng)特征和傳熱特性。在入口處，給定均勻來(lái)流速度u0=c，本文選用3種不同的流體進(jìn)口流速(c=0.878 5,1.757,2.635 5 mm/s)研究進(jìn)口速度對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響。流體入口溫度T0=733 K。

在求解流道插件應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，采用進(jìn)口處和出口處的位移全約束的方式d=0。

1.4 算法和計(jì)算模型驗(yàn)證工作

本文基于單向順序耦合法，結(jié)合有限體積法和有限元法研究磁-熱-流-固多物理場(chǎng)中的流動(dòng)傳熱特性和結(jié)構(gòu)的安全性能。計(jì)算流程圖如圖2所示。

圖2 計(jì)算流程圖Fig.2 Flow chart of computational simulation

在流場(chǎng)中，將方程(4)代入方程(3)可得到電勢(shì)泊松方程，即

·(σφ)=·(σu×B).

(10)

先離散電勢(shì)泊松方程求得電勢(shì)分布，通過(guò)歐姆定律得到電流分布，計(jì)算出洛倫茲力后，再利用有限體積法求得U型流道中的壓力、速度分布，之后求解能量方程得到流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)中的溫度分布。

在流固交界面上采用最小距離標(biāo)準(zhǔn)的搜索算法將流場(chǎng)中的溫度傳遞到流道插件邊界上。

流道插件的熱應(yīng)力和熱應(yīng)變采用有限元方法求解，將從流場(chǎng)中得到的溫度載荷作為體力載荷加載到流道插件上[9]，并用八節(jié)點(diǎn)磚塊元進(jìn)行流道插件位移、應(yīng)力應(yīng)變求解。溫度等效載荷和單元?jiǎng)偠扔?jì)算如下：

(11)

(12)

圖3 網(wǎng)格圖Fig.3 Mesh system

為了驗(yàn)證計(jì)算模型，本文通過(guò)Hunt模型[11](即在橫向磁場(chǎng)下矩形截面流道的充分發(fā)展層流模型)對(duì)比計(jì)算。圖4所示為數(shù)值解在側(cè)層及中心區(qū)域的速度分布和解析解的對(duì)比圖。表明本文所采用的計(jì)算模型可以準(zhǔn)確模擬金屬流體在磁場(chǎng)作用下的速度分布，故本文采用相同的計(jì)算模型分析U型流道中的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)。

圖4 計(jì)算模型驗(yàn)證Fig.4 Validation of the computational model

2 計(jì)算結(jié)果分析

2.1 磁流體力學(xué)分析

本文采用8個(gè)算例分析外加磁場(chǎng)強(qiáng)度、進(jìn)口速度、壁面導(dǎo)電性對(duì)U型流道的流動(dòng)傳熱的影響。算例所采用參數(shù)如表2所示。其中，前5個(gè)算例流道插件絕緣，后3個(gè)算例導(dǎo)電。算例1、2、3研究磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響，算例3、4、5研究入口速度對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響，算例6、7、8研究流道插件電導(dǎo)率對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響。

表2 算例描述Table 2 Descriptions of the eight cases

本文引入2個(gè)無(wú)量綱參數(shù)哈特曼數(shù)(Hartmann,Ha)和雷諾數(shù)(Reynolds number,Re)，定義式如下所示：

(13)

Re=ρu0a/μ.

(14)

式中：B0,σ,μ,ρ,u0分別為外加磁場(chǎng)強(qiáng)度、金屬流體電導(dǎo)率、動(dòng)力黏性系數(shù)、密度和流體進(jìn)口速度；a,b為特征長(zhǎng)度，在本文中分別取流道的半寬和半長(zhǎng)，即0.107和0.157 m。要說(shuō)明的是，case3、4、5這3種不同的進(jìn)口流速1.757、0.878 5、2.635 5 mm/s對(duì)應(yīng)Re分別為1 000、500、1 500。

2.1.1 典型算例分析

U型流道內(nèi)case1的速度、溫度的分布繪制在圖5中。其中，圖5(a)表示case1算例下U型管中y=0.157 m平面內(nèi)流體速度z方向分量的分布云圖。圖5(b)為U型流道在入口段z=1 m平面內(nèi)y=0.157 m上速度分布，在側(cè)層附近速度變化劇烈，在中心區(qū)域分布比較平滑，與Shercliff分布[12]近似。如圖5(a)所示，在入口段靠近過(guò)渡段處，靠近內(nèi)壁(即間隙壁面)的速度較高。渦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生在過(guò)渡段和出口段連接處附近，此處出現(xiàn)較大的回流速度。在出口段，當(dāng)接近出口時(shí)速度在中心區(qū)域分布均勻，同樣近似為Shercliff分布。圖5(c)為流線分布圖?？梢郧逦乜闯鲈赨型流道出口段靠近間隙壁面以及靠近外壁面有渦結(jié)構(gòu)的存在，而在出口附近流線較為平滑。圖5(d)為溫度云圖，受到沿x方向呈指數(shù)型減小的體積熱源以及對(duì)流換熱邊界的影響，高溫區(qū)域集中在U型流道入口段以及轉(zhuǎn)角處。由于與外界對(duì)流換熱能力較強(qiáng)，出口處的溫度接近于入口處的溫度。

圖5 Case1算例在y=0.157 m平面內(nèi)速度、溫度分布Fig.5 Velocity and temperature at y=0.157 m in case 1

2.1.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響

在同一入口速度下(Re=1 000)以及相同流道插件電導(dǎo)率下(σ=0)，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化會(huì)引起金屬流體內(nèi)誘導(dǎo)電流強(qiáng)度改變，相應(yīng)洛倫茲力的變化將影響速度場(chǎng)分布和溫度場(chǎng)分布。本文以Ha=100，250，500分別研究磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響。

圖6繪制y=0.157 m平面內(nèi)流線分布圖以及速度、溫度隨Ha變化的曲線圖。從圖6(a)、6(b)、6(c)可以看出，當(dāng)Ha為100時(shí)，金屬流體在轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)渦結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榱黧w剛轉(zhuǎn)彎流入出口段不能全部充滿流道，在轉(zhuǎn)角附近出現(xiàn)負(fù)壓力梯度，從而有回流產(chǎn)生。此外在出口段z=1.2 m和z=1 m處均有渦結(jié)構(gòu)存在。隨著磁場(chǎng)的增強(qiáng)，當(dāng)Ha為250時(shí)，由于洛倫茲力增大，會(huì)抑制回流的產(chǎn)生，在出口段z=1 m處渦結(jié)構(gòu)已經(jīng)消失。當(dāng)Ha增大到500時(shí)，出口段除轉(zhuǎn)角附近渦結(jié)構(gòu)基本消失。圖6(d)對(duì)比不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下U型流道出口段中心線上的速度。隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，中心線上的速度波動(dòng)越來(lái)越小。說(shuō)明隨著Ha的增大，流場(chǎng)趨于穩(wěn)定。小磁場(chǎng)對(duì)流動(dòng)不穩(wěn)定有抑制作用。

圖6(e)、6(f)為溫度隨Ha變化的曲線圖。在z=1 m和z=1.7 m平面內(nèi)截取位于y=0.157 m處的中心線考察入口段、出口段與過(guò)渡段溫度分布，其中，曲線圖左側(cè)表示U型流道入口段溫度分布，右側(cè)為流道出口段溫度分布。在z=1 m處，由于入口段速度隨著Ha的增大變化微小，入口段溫度也基本不發(fā)生變化，而出口段溫度隨著Ha的增大而升高，當(dāng)Ha超過(guò)250時(shí)，溫度變化很小。在過(guò)渡段附近z=1.7 m處，最高溫度隨著Ha的增大略有提升。

圖6 流線分布圖和不同Ha下的速度、溫度分布Fig.6 Velocity streamline and velocity and temperature distributions at different Hartmann numbers

2.1.3 進(jìn)口速度對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響

在同一磁場(chǎng)強(qiáng)度下(Ha=500)，本文分別采用Re為500、1 000、1 500這3種情況研究絕緣流道插件內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化特征，由于流體的流速較低，流動(dòng)具有層流特性。

流線圖以及速度、溫度隨Re變化的曲線圖如圖7所示。其中，縱軸為無(wú)量綱速度U(U=uz/u0，u0為入口速度)。圖7(a)、7(b)、7(c)繪制不同入口速度下y=0.157 m平面內(nèi)流線分布圖。當(dāng)Re為500時(shí)，在轉(zhuǎn)角附近有渦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，而出口段其余位置流線大體上均勻分布。當(dāng)Re達(dá)到1 000時(shí)，在轉(zhuǎn)角處仍有渦結(jié)構(gòu)存在，但是回流速度更大。這是由于更大的進(jìn)口速度在轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生更大的負(fù)壓力梯度。當(dāng)Re增大到1 500時(shí)，轉(zhuǎn)角處渦結(jié)構(gòu)數(shù)量增多，流線變得混亂。圖7(d)同樣說(shuō)明隨著入口速度的增大，流場(chǎng)內(nèi)速度波動(dòng)加劇。如圖7(e)、7(f)所示，在z=1 m平面內(nèi)y=0.157 m處，隨著入口速度的增大流場(chǎng)吸收的熱量減少，入口段溫度隨Re的增大逐漸降低。而在出口段，溫度隨Re增大而升高，這是由于較小的流動(dòng)速度更易受到邊界上對(duì)流換熱性能的影響。在過(guò)渡段附近z=1.7 m處，入口段溫度隨Re的增大而減小，出口段最高溫度隨Re的增大而有所提升。

2.1.4 流道插件導(dǎo)電率對(duì)流動(dòng)傳熱的影響

為保證隔絕熱傳遞和降低MHD效應(yīng)，流道插件通常采用SiC材料，當(dāng)加工工藝不同時(shí)，流道插件的電導(dǎo)率有所變化。本文在同一磁場(chǎng)強(qiáng)度下(Ha=500)和同一入口速度下(Re=1 000)，討論電導(dǎo)率對(duì)流動(dòng)、傳熱的影響。

結(jié)構(gòu)電導(dǎo)率的變化會(huì)引起流固耦合場(chǎng)中電勢(shì)變化，所產(chǎn)生的誘導(dǎo)電流引起的洛倫茲力將改變流體速度分布，繼而導(dǎo)致溫度場(chǎng)改變。圖8是case6、7、8算例下U型流道中z方向速度、溫度分布曲線對(duì)比圖。如圖8(a)所示，在z=1 m平面內(nèi)中心線處，當(dāng)流道插件導(dǎo)電率為100時(shí)，流道插件近似絕緣，速度呈現(xiàn)shercliff分布。隨著電導(dǎo)率繼續(xù)增大，流場(chǎng)轉(zhuǎn)變成“M”型分布，即流體域在側(cè)壁處出現(xiàn)極大的速度梯度，且靠近內(nèi)壁速度峰值比靠近外壁速度峰值高。電導(dǎo)率越大，流體域側(cè)壁峰值也越高。當(dāng)電導(dǎo)率增大到1 230 000時(shí)，速度最大峰值約為入口速度的2.6倍。從圖8(b)可看出，在過(guò)渡段附近平面內(nèi)中心線處，入口段靠近內(nèi)壁速度同樣高于靠近外側(cè)處的速度。在出口段，靠近間隙側(cè)有回流產(chǎn)生，主流區(qū)速度隨著流道插件導(dǎo)電率增加而減小。

圖7 流線分布圖和不同Re下的速度、溫度分布Fig.7 Velocity streamline and velocity and temperature distributions at different Reynolds numbers

圖8 不同電導(dǎo)率下的速度、溫度分布Fig.8 Velocity and temperature distributions at different electrical conductivity values of FCI

圖8(c)、8(d)繪制z=1 m和過(guò)渡段附近z=1.7 m兩處的溫度變化曲線圖。入口段溫度峰值隨著電導(dǎo)率的增大而升高，出口段溫度峰值隨著電導(dǎo)率的增大而降低。隨著電導(dǎo)率變化，流道速度分布變化劇烈，但對(duì)流換熱的影響強(qiáng)于流場(chǎng)速度分布的影響，因此溫度只是略有變化。

2.2 U型流道中流道插件的力學(xué)分析

在這部分對(duì)上述8個(gè)算例流道插件的力學(xué)行為進(jìn)行有限元分析。將流場(chǎng)中得到的溫度傳遞到結(jié)構(gòu)上，利用式(11)計(jì)算出等效溫度載荷，再求解流道插件的應(yīng)變和應(yīng)力。

流道插件的位移云圖、Mises等效應(yīng)力云圖以及應(yīng)變應(yīng)力的變化曲線圖如圖9所示。其中，圖9(a)為典型的位移云圖。由于全約束加載在z=0 m平面內(nèi)，且高溫區(qū)域位于U型流道中入口段以及轉(zhuǎn)角處，則在流道插件頂端靠近入口段一側(cè)的位移最大，可達(dá)到0.61 mm。從圖9(b)可以看出，流道插件危險(xiǎn)區(qū)域位于z=0 m約束位置和過(guò)渡段側(cè)壁處，但都小于材料許用應(yīng)力。

圖9(c)、9(d)、9(e)給出流道插件頂端側(cè)壁附近危險(xiǎn)路徑上的von Mises應(yīng)變隨磁場(chǎng)、進(jìn)口速度、電導(dǎo)率變化的曲線圖。可以看出，流道插件頂端側(cè)壁的等效應(yīng)變隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大；隨進(jìn)口速度的升高而減?。浑S流道插件電導(dǎo)率的增大略有提升。

圖9(f)、9(g)、9(h)繪制流道插件頂端z=2.005 m平面內(nèi)y=0.157 m上的von Mises等效應(yīng)力的變化曲線圖。從圖9(f)可以看出，流道插件頂端von Mises等效應(yīng)力隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)逐漸升高，這是由于頂端附近溫度隨著Ha增大而提高，溫度場(chǎng)的變化會(huì)引起流道插件應(yīng)力的變化；如圖9(g)所示，當(dāng)提高進(jìn)口速度，流道插件等效應(yīng)力減小。同樣受到附近溫度場(chǎng)分布的影響，入口速度升高時(shí)，金屬流體流動(dòng)過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)從熱源中吸收的熱量減少，U型流道頂端處溫度也隨之降低，從而熱應(yīng)力也降低；此外，U型流道頂端應(yīng)力隨著流道插件電導(dǎo)率變大而略有提升。雖然電導(dǎo)率的改變，流場(chǎng)分布有很大的變化，但是流道插件在頂端中心線處溫度變化不大，從圖9(h)可以看出電導(dǎo)率較大的變化只是略微改變流道插件的應(yīng)力。

圖9 位移云圖、應(yīng)力云圖、應(yīng)變分布和應(yīng)力分布Fig.9 Displacement contour, stress contour, stress distribution, and strain distribution at z=2.005 m

3 結(jié)論

本文采用有限體積法和有限元法分析U型流道中的速度、溫度分布和流道插件中位移、應(yīng)力分布。研究外加磁場(chǎng)強(qiáng)度、進(jìn)口速度以及壁面導(dǎo)電性對(duì)U型流道內(nèi)流動(dòng)、傳熱和流道插件力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示如下：

1) 磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化對(duì)于U型流道入口段中的速度和溫度影響較小，而對(duì)于出口段影響較為明顯，出口段流場(chǎng)隨磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)趨于穩(wěn)定；出口段溫度隨磁場(chǎng)增強(qiáng)而提升，當(dāng)Ha超過(guò)250時(shí)，溫度變化不明顯；流道插件頂端側(cè)壁的等效應(yīng)變和應(yīng)力隨磁場(chǎng)增強(qiáng)逐漸增大。

2) 提高入口速度，渦結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生變化，當(dāng)Re升高到1 500時(shí)，出口段流場(chǎng)中出現(xiàn)多個(gè)渦結(jié)構(gòu)；出口段最高溫度隨入口速度增加逐漸升高；側(cè)壁的等效應(yīng)變和應(yīng)力則逐漸減小。

3) 當(dāng)流道插件電導(dǎo)率增大時(shí)，流場(chǎng)將呈現(xiàn)“M”型分布，在入口段和出口段，流體域側(cè)壁速度峰值都逐漸提高；而受到邊界上對(duì)流換熱性能的作用，側(cè)壁處溫度變化不大；流道插件的應(yīng)變應(yīng)力也只是有輕微改變。

4) 高溫區(qū)域位于入口段與過(guò)渡段連接處；最大位移在流道插件過(guò)渡段靠近入口段一側(cè)；流道插件應(yīng)力較大位置在過(guò)渡段側(cè)壁附近，但小于插件材料的許用應(yīng)力。