近日，流體中心張德勝研究員團隊在美國物理聯合會（American Institute of Physics, AIP）主辦的流體力學領域國際權威期刊《流體物理》（Physics of Fluids）上，發表題為“Numerical study of the magnetohydrodynamic flow instability and its effect on energy conversion in the annular linear induction pump”研究論文（Physics of Fluids 33, 067125 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0052564），流體中心趙睿傑副研究員為第一作者、張德勝研究員為通訊作者，江蘇大學為第一單位。趙睿傑博士長期從事強電磁-流體耦合的研究，近期在先進核電系統用圓柱式線性感應電磁泵（以下簡稱ALIP電磁泵）内部流動不穩定機理研究中獲得重要突破，相關研究成果還發表于美國機械協會會刊《Journal of Fluids Engineering -Transactions of THE ASME》等國際知名期刊。

ALIP電磁泵原理圖           全尺度高精度三維數值模型

ALIP電磁泵依靠三相交變電流激勵的交變移動磁場在流道内産生交變感生電流，在磁場與電流共同作用下産生沿軸向的電磁力（洛倫茲力），導電液體在洛倫茲力作用下在流道内不斷增壓。ALIP電磁泵由于沒有旋轉部件和機械運動，可實現全封閉設計、無洩漏、低噪音、低振動，泵體可靠性極高，特别适用于惡劣工況下長時間服役的環境，是目前在研先進核電系統（液态鈉冷卻快中子反應堆、加速器驅動次臨界反應堆）以及深海、深空核電系統理想的核主泵選用類型。但是，ALIP電磁泵在偏工況下容易産生渦旋、逆向流等内部不穩定流動，引起泵出口流量和壓力的脈動，嚴重影響泵的效率和運行穩定性。課題組在國家自然科學基金等項目支持下，近五年對ALIP電磁泵内部電磁-流場耦合環境進行了高精度數學建模，采用模拟方法研究了泵内部流動不穩定現象，基于量級分析方法研究了泵内不穩定流動發生與各擾動物理量的内在關系，研究了泵内磁流體在不同擾動因素下發生不穩定流動現象的機理，揭示了電磁泵内部能量轉換與傳輸的作用機理。在此基礎上，與上海核工程研究設計院建立了合作關系，開展可應用于深海、深空核電系統的ALIP電磁泵前瞻研究，相關成果可為商業型先進核電站用高可靠、高穩定大型ALIP電磁泵提供理論基礎和技術支撐，為未來安全核電提供了動力驅動新方法。

液态金屬不穩定流動時空演化         液态金屬内不同能量機制分布