Международная команда определила диапазоны критических параметров безопасности для магнитожидкостных систем охлаждения

Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) недавно сообщил, что научные сотрудники его Политехнического института совместно с коллегами из Москвы и Багдада определили безопасные и небезопасные диапазоны чисел Гартмана и Бринкмана в магнитожидкостных системах охлаждения и на этой основе разработали компьютерную программу для оптимизации работы мощных теплообменников в таких устройствах, как суперкомпьютеры и ядерные реакторы.

Как отмечается, исследование сосредоточено на двух ключевых параметрах магнитогидродинамики: число Гартмана характеризует сопротивление, оказываемое магнитным полем движению жидкости, а число Бринкмана отражает внутреннее тепловыделение жидкости, обусловленное вязкостью и эффектом электрического сопротивления. Исследователи указывают, что при определённых условиях сильное магнитное поле не обязательно приводит к нагреву жидкости. Когда жидкость почти перестаёт течь и трение ослабевает, магнитное поле, наоборот, может способствовать снижению температуры жидкости.

Научная группа разработала имитационную программу на Python и провела расчёты для двух типов конструкций — круглых труб и прямоугольных каналов. Результаты показали, что в прямоугольных каналах из-за складывания слоя Гартмана эффект магнитного торможения выражен сильнее; при одинаковых условиях эффективность отвода тепла круглых труб примерно на 20–30% выше, чем у прямоугольных каналов.

Исследователи также определили диапазоны безопасных параметров для различных конструкций. Для прямоугольных каналов число Гартмана следует поддерживать в пределах от 8 до 12, а число Бринкмана — от 0,05 до 0,3; для круглых труб оптимальный диапазон числа Гартмана составляет от 10 до 15, а числа Бринкмана — от 0,1 до 0,4.

Исследование также показало, что при превышении числом Бринкмана значения 0,5 тепловыделение системы начинает расти в геометрической прогрессии; при превышении числа Бринкмана значения 2 стенки труб могут выйти из строя из-за перегрева. ЮУрГУ отмечает, что данные результаты также могут быть использованы при проектировании охлаждающих каналов металлургического оборудования и современных энергетических систем.