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为研究液态金属在磁场和壁面不同导电特性下的自然对流换热规律，本文对磁场作用下三维封闭方腔内的液态金属自然对流进行了数值模拟，包括温差换热及内热源引起的自然对流换热。对于温差换热，三维方腔的两侧壁面为恒温条件，其余四壁绝热，磁场方向与温度梯度、重力方向相互垂直。研究表明当没有外加磁场时模拟结果与已有实验结果相符，当存在外加磁场时，三维方腔内的流动和换热出现了较大的变化，磁场抑制了流动和液态金属的自然对流换热，磁场强度增强抑制作用明显。通过绝缘边界和导电边界的研究结果对比表明，壁面导电性能对于磁流体效应的产生有重要的影响，在导电边界这种影响更加明显。
本文对磁场作用下有内热源存在的方腔内液态金属流动也进行了三维数值模拟。方腔用一恒定内热源热流加热，由左右两个壁面冷却，其余四个壁面绝热。外部施加一均匀磁场，磁场方向与重力方向、温度梯度方向相互垂直，其中，普朗特数Pr为0.0236(镓物性)，瑞利数Ra为3×105，哈特曼数Ha范围为7.4-742.8。本文求解了稳定状态下的N-S方程以及磁诱导方程，得到了磁场作用下复杂的三维流动及温度分布，并研究了哈特曼数及壁面导电率对方腔液态金属流动的影响。
ADS系统中散裂靶设计是关键技术难题之一，无论是有窗靶材料问题还是无窗靶液面形成问题，都是散裂靶难点和重点。本文采用Fluent软件对ADS系统铅铋无窗散裂靶进行了数值模拟计算，得到相应的自由界面及内部流场分布，研究表明VOF方法结合Cavitation模型及k-ε模型可以较好地模拟出自由界面和内部流场瞬态特性。对于无窗散裂靶，由于高能质子束和液态铅铋直接接触，在自由界面处会产生大量热沉积，本文通过对能量方程的求解计算，得到了有热源影响的ADS无窗散裂靶温度分布。