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液态金属聚变包层是目前国际包层概念设计和发展的主要候选方案之一，而液态金属在聚变强磁场中产生的磁流体动力学效应(MHD效应)严重影响着包层内的液态金属的流动与传热特性，是制约着液态金属包层发展的关键问题之一，也是液态金属包层的特有问题，聚变强磁场高哈特曼数环境下的数值模拟是包层MHD研究的热点之一。本文在广泛调研国际国内液态金属包层MHD效应研究的数值模拟研究现状基础上，发展了适合模拟高哈特曼数下MHD流动问题的程序MTC-H，目前已先后发展了MTC-H1.0与MTC-H2.0两个版本。
MTC-H1.0以电势法为基础，基于不可压缩流投影算法和电流相容守恒格式，建立了数值模型，采用Hunt与Shercliff理论解算例分别对程序进行了二维及三维验证，验证结果表明，上述算例与相应的精确解符合很好，MTC-H1.0对于高哈特曼数下矩形直管相关MHD问题具有很好的应用价值。
包层内流道几何结构复杂，MTC-H1.0还无法完全满足复杂几何构型的MHD问题的模拟与分析，因此在此基础上发展了基于非结构化网格的MTC-H2.0并行程序平台。MTC-H2.0基于不可压缩流投影算法求解流场和电流相容守恒格式计算洛伦兹力合电流，保证了结果的精确性。对于数值模型离散后的代数方程，采用Krylov子空间GMRES迭代法求解，对于压力和电势泊松方程，首次在MHD数值模拟中采用多重网格法作为预条件算子，大大提高了计算效率，加快了收敛速度，减少了计算时间，对以往MHD模拟计算耗时的弊端实现了显著的改进。开展的验证工作结果表明，模拟所得压力和速度分布与实验符合很好，已通过了IEA标准算例的验证，可以实现高哈特曼数复杂几何构型下MHD问题的大规模计算应用，对于研究包层相关MHD问题对具有重要的应用价值，是液态包层设计优化的重要工具。
基于MTC-H1.0与MTC-H2.0，对FDS系列锂铅包层中相关MHD问题进行了模拟应用研究。分别开展了：(1)DRAGON-Ⅳ MHD实验段模拟分析；(2)梯度磁场下MHD流动数值模拟与分析；(3)不完备矩形涂层管道内的MHD流动压降数值模拟与分析；(4)ITER DFLL-TBM MHD流动模拟与分析；深入研究和分析了FDS系列锂铅包层及ITER DFLL-TBM中的MHD现象，并对设计方案提出了优化建议。