МГД-процессы в плоских слоях проводящей жидкости с электрическим током

Актуальность.

В настоящее время магнитогидродинамические (МГД) устройства и технологии управления потоками проводящей жидкости получили широкое распространение в различных областях техники. В частности, в металлургической промышленности они используются для транспортировки, дозирования, очистки и прочих операций с расплавленными металлами. При этом, многие МГД-устройства оперируют с плоскими слоями жидкого металла. Одной из причин использования плоских слоев является возможность снизить габариты и затраты энергии для генерации в них электромагнитных сил необходимой интенсивности, что используется, например, в ряде конструкций МГД-насосов. В некоторых процессах, таких, как непрерывное литье стали и электролиз алюминия, плоский слой изначально является особенностью технологии. С развитием промышленности возникает потребность в разработке новых МГД-устройств и усовершенствовании уже имеющихся устройств и технологий. Поэтому, изучение процессов, происходящих в слоях проводящей жидкости под действием электромагнитных сил, имеет большое как научное, так и практическое значение.

В ряде технологических процессов используются так называемые электровихревые течения (ЭВТ), возникающие при взаимодействии протекающего по слою электрического тока с собственным магнитным полем. Это поле деформируется и усиливается при помещении слоя в зазор между ферромагнитными массивами (в дальнейшем будем называть такой слой «МГД-слоем»), По этой теме существует ряд исследований, однако, некоторые вопросы, связанные с устойчивостью ЭВТ определенных видов, их взаимодействию с транзитными течениями и так далее, остались открытыми. До появления современных бесконтактных ультразвуковых методов, измерение поля скорости непрозрачных жидких металлов было недостаточно точным. Это затрудняло тестирование математических моделей подобных МГД-процессов. Применение этого метода является наиболее эффективным способом исследования, позволяющим подбирать из широких диапазонов наилучшие параметры процессов. Таким образом, теоретическое и экспериментальное изучение МГД-процессов, связанных с ЭВТ, построение эффективных математических моделей, позволяющих производить многовариантные исследования, а также тестирование этих моделей путем сравнения результатов расчетов и экспериментов, является актуальной задачей.

Цель работы.

Исследовать МГД-процессы, происходящие в плоском слое проводящей жидкости с электрическим током, находящимся в зазоре между ферромагнитными массивами: устойчивость стационарного ЭВТ для слоя со свободной и закрытой верхней поверхностью, устойчивость равновесного состояния в слое со свободной поверхностью, генерацию транзитного течения через слой с помощью ЭВТ, взаимодействие ЭВТ и транзитного течения, поведение слабопроводящих включений.

Краткое содержание диссертации.

Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и списка цитируемой литературы. В работе приводится 74 рисунка. Общий объем диссертации составляет 143 страницы.

В первой главе приведен обзор литературы, посвященной исследованиям явлений, происходящих в плоском слое проводящей жидкости, по которой протекает электрический ток, помещенном в неоднородный зазор между ферромагнитными массивами. Основное внимание в обзоре уделено работам, направленным на изучение особого класса МГД-процессов — электровихревых течений (ЭВТ) проводящей жидкости в МГД-слое как со свободной, так и с твердой верхней границей. Приведен обзор исследований технологических процессов, основанных на МГД-явлениях в плоских слоях расплавленных металлов.

Вторая глава посвящена выводу системы приближенных уравнений, описывающих процессы, происходящие в плоском МГД-слое. Данная глава включает в себя концептуальную и математическую постановку задачи. Описывается переход от трехмерной постановки задачи к двумерной с использованием приближения тонкого слоя (или «мелкой воды»). Рассматриваются применяемые полуэмпирические модели турбулентности. В результате получены двумерные уравнения в рамках «безындукционного» приближения для описания течения проводящей жидкости и распределения электрического и магнитного поля в МГД-слое как со свободной, так и с твердой верхней границей. С помощью данной системы можно исследовать задачи с переменным током, а также с наличием в слое транзитного течения.

В третьей главе описываются процессы в плоских МГД-слоях проводящей жидкости с ЭВТ.

В п. 3.1 теоретически и экспериментально изучается поле скорости ЭВТ и его устойчивость в квадратном в плане МГД-слое. Эксперимент проводился с галлиевым сплавом, заключенным в плексигласовый корпус размерами 0.1×0.1×0.01 м. По слою вдоль его плоскости протекал электрический токслой был помещен в зазор ферромагнитного сердечника. Скорость измерялась с помощью ультразвукового доплеровского анемометра (УДА), позволяющего получать профиль компоненты скорости, сонаправленной с его лучом. Сравнение экспериментальных и теоретических результатов показало их хорошее согласие, что подтвердило правомерность использования математической модели (описанной в п.2) для исследования МГД-процессов в плоском слое. Было обнаружено, что одновихревое ЭВТ устойчиво, а двухвихревое, хотя оно менее интенсивное при тех же параметрах, — неустойчиво. Неустойчивость проявляется в виде колебания вихрей. Для подтверждения этого факта был проведен анализ колебаний значения скорости в точке, а также колебаний профиля скорости. Получено, что энергия колебаний одновихревого ЭВТ с ростом тока не возрастает, а двухвихревого — растет.

В п. 3.2 описано исследование устойчивости равновесного состояния плоского слоя, конфигурация которого описана в п. 3.1, жидкого металла со свободной поверхностью, находящегося под действием электромагнитных сил. Вначале рассматривался случай потенциальных электромагнитных сил, когда по слою протекал электрический ток и слой был помещен в однородный зазор между ферромагнитными пластинами, либо на слой действовало однородное магнитное поле в перпендикулярном слою направлении. Для данного случая получено уравнение малых колебаний свободной поверхности относительно равновесного положения и был проведен анализ колебаний свободной поверхности относительно ее равновесного положения в рамках линейной теории устойчивости. Причина неустойчивости состоит в том, что вследствие изменения проходного сечения для плотности тока, появляется вихревая компонента электромагнитных сил. Теоретически показано, что в обоих случаях равновесное состояние поверхности слоя пороговым образом неустойчиво относительно возмущений, волновой вектор которых направлен вдоль вектора плотности электрического тока. Найдены нейтральные кривые в области безразмерных параметров. Далее рассматривается случай, когда силы имеют вихревую компоненту, при этом в слое, в зависимости от конфигурации, изначально присутствуют однодвухили четырехвихревое ЭВТ, а находящаяся в стационарном состоянии свободная поверхность имеет углубления в центрах вихрей. Теоретически получено, что при превышении некоторого критического значения электрического тока, возникают незатухающие колебания поверхности, а в случае четырехвихревого течения, происходит его разрушение и образование одновихревого крупномасштабного течения с двумя мелкими вихрями. Это явление было подтверждено в эксперименте на установке, описанной в п. 3.1, которая в данном случае не имела верхней крышки. На поверхность слоя наливался тонкий слой раствора соляной кислоты, что приводило к появлению пузырьков водорода на поверхности и удалению окисной пленки. С помощью наблюдений и видеосъемки было обнаружено, что однодвухи четырехвихревые течения становятся нестационарными, а четырехвихревое трансформируется в одновихревое. В результате исследований были построены нейтральные кривые.

В п. 3.3 теоретически исследуются некоторые способы генерации перепада давления между входом и выходом МГД-канала посредством ЭВТ. Первый способ заключается в том, что в длинном МГД-канале изменяется наклон ферромагнитного сердечника, что приводит к изменению симметрии вихрей двухвихревого ЭВТ. Второй способ использует специальную L-образную форму МГД-канала, которая представляет собой перпендикулярное соединение двух прямоугольных каналов. Третий способ является развитием предыдущего. В нем исследуется последовательное соединение двух L-образных каналов с образованием так называемого Z-образного канала. Четвертый способ, известный как «скин-слойный» механизм, заключается в том, что по прямому МГД-каналу протекает переменный ток, а сам канал заключен в переменный зазор между ферромагнитными пластинами, причем величина зазора изменяется вдоль направления тока. Для этого способа получены зависимости перепада давления от угла наклона и частоты переменного тока. В конце п. 3.3 описаны эксперименты по взаимодействию транзитного течения и ЭВТ в длинном МГД-канале размерами 1×0.1×0.01 м. Транзитное течение галлиевого сплава создавалось с помощью сосуда Менделеева, обеспечивающего стационарный внешний перепад давленияперепад давления в рабочей части канала измерялся двухжидкостным дифференциальным манометромЭВТ создавалось набором ферромагнитных сердечников и брусков, генерирующих двух-и четырехвихревые ЭВТ. Эксперимент показал, что при увеличении интенсивности ЭВТ (то есть силы тока), а также при увеличении числа сердечников, перепад давления в канале растет по сравнению с перепадом в канале без ЭВТ, что свидетельствует о возрастании в нем гидравлического сопротивления. При этом больший рост достигается когда используются сердечники, а не бруски. Таким образом, показано, что в данном случае в исследуемом интервале параметров ЭВТ препятствует транзитному течению.

В четвертой главе описываются процессы, происходящие в МГД-каналах, которые являются элементами технологических устройств.

В п. 4.1 описываются исследования процессов в МГД-каналах безобмоточных электровихревых МГД-насосов. В этих каналах присутствует как ЭВТ, так и генерируемое ними транзитное течение. В данной части работы было необходимо выдать рекомендации по конфигурации МГД-канала, обеспечивающей наилучшие расходно-напорные характеристики, то есть наилучшую производительность для насоса данного типа. В результате получено, что изменение наклона сердечника, размера канала, толщины слоя влияет на производительность устройства при одних и тех же заданных технических параметрах. Форма канала (в плоскости) также существенно влияет на производительность насоса, в частности, для центробежного насоса канал спиралевидной формы работает лучше, чем круглой формы. Путем численных расчетов были найдены наилучшие соотношения размеров, наклон сердечника, а также форма канала в плоскости. Проведено сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными на гидравлическом галлиевом контуре ИМСС УрО РАН для МГД-насосов некоторых конфигураций, которое показало, что результаты расчетов и экспериментов хорошую согласуются. С помощью теоретического исследования расходно-напорных режимов была выяснена причина задержки работы МГД-насосов (на предприятиях) после подключения электрического тока.

В п. 4.2. описывается исследование действия электромагнитных сил в МГД-канале при наличии в проводящей жидкости непроводящих включений. Данная глава посвящена исследованию явления сепарации жидких металлов от слабопроводящих включений в МГД-канале. Теоретически исследуется поведение включений в МГД-каналах, на основании чего осуществляется подбор оптимальной формы канала и конструкции установки. Описаны разработанная и изготовленная экспериментальная установка и особенности проведения экспериментов. Приведены результаты экспериментального исследования производительности МГД-канала и процесса изменения концентрации слабопроводящих включений от продолжительности работы. Защищаемые положения.

1. Математическая модель, основанная на системе МГД-уравнений в рамках безындукционного приближения и приближения тонкого слоя. Модель описывает ламинарные и турбулентные течения в плоском слое проводящей жидкости как со свободной, так и с закрытой верхней поверхностью, а также электрические и магнитные поля при наличии вблизи слоя ферромагнитных массивов. Модель позволяет исследовать задачи с наличием в слое с закрытой поверхностью транзитного течения от внешнего источника.

2. Результаты теоретического и экспериментального исследования поля скорости одновихревого и двухвихревого ЭВТ и его устойчивости в МГД-слое с закрытой верхней поверхностью.

3. Результаты теоретического и экспериментального исследования устойчивости равновесного состояния МГД-слоя со свободной поверхностью для случаев как потенциальных электромагнитных сил, так и вихревых, генерирующих в слое однодвухи четырехвихревые ЭВТ.

4. Результаты экспериментального исследования процесса взаимодействия транзитного течения и ЭВТ в длинном прямом МГД-канале. Результаты теоретического исследования некоторых методов генерации транзитного течения посредством ЭВТ.

5. Результаты теоретического и экспериментального исследования процессов в каналах электровихревых МГД-насосов, где присутствует как ЭВТ, так и транзитное течение. Результаты теоретического исследования причины задержки работы насосов (в заводских условиях) после включения электрического тока.

6. Результаты теоретического и экспериментального исследования эффекта сепарации жидкого металла от слабопроводящих включений в МГД-канале, а также конструкцию МГД-сепаратора.

Научная новизна работы.

1. Экспериментально исследовано поле скорости ЭВТ в плоском МГД-слое с закрытой верхней поверхностью с помощью ультразвукового доплеровского анемометра. Результаты исследования были использованы для тестирования разработанной автором диссертации математической модели. Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено, что одновихревое ЭВТ в таком МГД-слое устойчиво, а двухвихревое — неустойчиво.

2. Теоретически и экспериментально исследовано явление неустойчивости свободной поверхности плоского слоя проводящей жидкости в конфигурации, когда электрический ток однородно протекает в плоскости слоя, а его магнитное поле искажается ферромагнитными пластинами, которые перекрывают плоскость слоя либо полностью, либо частично. Определены нейтральные кривые в области параметров задачи.

3. Экспериментально исследован эффект взаимодействия двухи четырехвихревых ЭВТ и транзитного течения в длинном тонком МГД-канале. Обнаружено, что в исследуемом интервале значений силы тока ЭВТ препятствуют транзитному течению.

4. Теоретически исследован «скин-слойный» механизм генерации перепада давления в длинном тонком МГД-канале с жидким металлом. Показано, что при увеличении частоты переменного тока перепад давления возрастает.

5. Теоретически и экспериментально исследованы процессы в плоских каналах электровихревых МГД-насосов, а также выяснена причина задержки работы насосов (в заводских условиях) после включения электрического тока.

6. Предложена новая конструкция МГД-сепаратора на основе МГД-канала, отличающаяся от существующих наличием специального сменного контейнера, который генерирует через себя транзитное течение и осуществляет очистку. Модифицируя форму контейнера, можно подбирать оптимальные характеристики процесса. Новизна конструкции подтверждена патентом.

Практическая ценность.

Результаты численных и экспериментальных исследований характеристик МГД-насосов были использованы при конструировании и создании устройства с наилучшими характеристиками. Предполагается в дальнейшем использовать разработанную математическую модель при проектировании МГД-насосов подобных конструкций для транспортировки других жидких металлов. Разработанную схему МГД-сепарации можно использовать для реализации как автономного устройства, так и встроенного в существующий технологический процесс, например, в процесс транспортировки жидкого металла по каналам. Результаты исследования процесса сепарации могут быть использованы для разработки и изготовления МГД-сепаратора для жидкого магния и других металлов. Результаты исследования неустойчивости равновесных состояний в плоском слое со свободной поверхностью могут быть использованы при разработке устройств для электромагнитного перемешивания, а также электролизеров и других технологических устройств, имеющих в конструкции плоский слой жидкого металла. Результаты исследования взаимодействия ЭВТ и транзитного течения в длинном МГД-канале могут быть использованы для разработки устройств транспортировки жидкого металла, когда необходимо дозировать подачу бесконтактным способом. Работы выполнялась в рамках проектов РФФИ 01−01−96 493 и 04−01−8 024-офи-а, индивидуальных грантов INTAS YSF-2002;424, а также CRDF-REC-009 № 02−01н-022а и № 03−02н-014а.

Обоснованность и достоверность результатов.

Для проверки адекватности численных расчетов МГД-процессов, полученных с помощью математической модели, были использованы результаты проведенных автором экспериментальных исследований этих же процессов, а также результаты аналитического решения задач в простых постановках и справочные данные. Результаты расчетов реальных процессов сравнивались с результатами экспериментальных исследований. Результаты расчетов и экспериментов хорошо согласуются.

Апробация работы.

Основные результаты, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались: на Пятой международной конференции по фундаментальной и прикладной магнитной гидродинамике «PAMIR», Раматюэль, Франция, 2002 г.- на Четвертой международной конференции «Электромагнитная обработка материалов», Лион, Франция, 2003 г.- на Восьмом Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001 г.- на Тринадцатой зимней школе по механике сплошных сред и школе молодых ученых по механике сплошных сред, Пермь, 2003 г.- на Всероссийской научно-технической конференции «Математическое моделирование систем и процессов», Пермь, 1999, 2001 и 2002 гг.- на городской конференции молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах», Пермь, 2002, 2003 гг.- на Всероссийском семинаре «Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России», Березники, 2001 г.- на семинаре лаборатории Гидродинамики Высшей школы, Лион, Франция, 2003 г.- на семинаре НИВЦ Московского Государственного университета, Москва, 2003 г.- на семинаре кафедры Инженерной теплофизики Московского энергетического института, Москва, 2003 г.- на Пермском городском гидродинамическом семинаре им. Гершуни Г. З. и Жуховицкого Е. М., ПГУ, Пермь, 2004 г.- на семинарах Института механики сплошных сред, Пермь, 2004, 2005 гг. Публикации.

По теме диссертации всего опубликована 21 работа. Основные результаты содержатся в следующих 8 работах:

1. Патент РФ № 2 198 231 на изобретение «Устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений». Авторы Хрипченко С. Ю., Колесниченко И. В., Сухановский А. Н. Приоритет от 20.02.2001. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10.02.2003.

2. Kolesnichenko I., Khripchenko S. MHD-instability of an equilibrium state of a thin conductive liquid layer surface // Magnetohydrodynamics. -2001. — Vol. 37. — No. 4. — P. 367−372.

3. Kolesnichenko I., Khripchenko S. Mathematical simulation of hydrody-namical processes in the centrifugal MHD-pump // Magnetohydrodynamics. — 2002. — Vol. 38. — No. 4. — P. 39−46.

4. Kolesnichenko I., Khripchenko S. Surface instability of the plane layer of conducting liquid // Magnetohydrodynamics. — 2003. — Vol. 39. — No. 3−4. — P. 427−434.

5. Kolesnichenko I., Khripchenko S., Buchenau D., Gerbeth G. Flow in a square layer of conducting liquid // Magnetohydrodynamics. — 2005. -Vol. 41. — No. 1. — P. 39−51.

6. S. Denisov, V. Dolgikh, S. Khriphenko and I. Kolesnichenko. Electrovor-tex mechanism of appearance of pumping effect in MHD-channel // 5-th International Conference on Fundamental and Applied MHD «PAMIR». Proceedings, Ramatuelle (France). — 2002. — P. 11−125−131.

7. V. Agalakov, N. Agalakova, S. Denisov, V. Dolgikh, S. Khripchenko, I. Kolesnichenko, O. Rubel Submersible Windingless Conductive Pump // 4-th International Conference «Electromagnetic processing of materials». Proceedings, Lyon (France). — 2003. — P. 327−332.

8. Колесниченко И. В., Сухановский А. Н. МГД-сепаратор для очистки жидких металлов // Всеросс. семинар «Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России». Сб. трудов, Березники. — 2002. — С. 154−166.

Разделение труда с соавторами.

В работах [2]—[8] (здесь приводятся ссылки на работы из приведенного выше списка) разработка математической модели и обсуждение результатов было выполнено автором совместно с С. Ю. Хрипченко. Численная реализация и все расчеты были проведены автором. В работе [5] автором разработана экспериментальная установка и проведены на ней эксперименты совместно с D. Buchenau (Д. Бухенау). В обсуждениях результатов работы [5] также принимал участие G. Ger-beth (Г. Гербет). В работах [3], [6], [7] результаты экспериментальных исследований МГД-насосов получены совместно с С. Ю. Хрипченко, В. М. Долгих и С. А. Денисовым, а автором получены результаты численных исследований. В работах [1] и [8] разработка принципиальной схемы устройства и математической модели были проведены автором совместно с С. Ю. Хрипченко и А. Н. Сухановским. Автором проведено численное исследование модели и проектирование экспериментальной установки. Изготовление установки и эксперименты были проведены автором совместно с А. Н. Сухановским.

1. Обзор литературы.

4.3. Выводы по главе.

Проведены исследования работы безобмоточных электровихревых МГД-насосов. В МГД-каналах таких насосов присутствует как ЭВТ, так и генерируемое ими транзитное течение осуществляемое при помощи центробежной силы. Даны рекомендации по конфигурации МГД-канала, обеспечивающей наилучшие расходно-напорные характеристики, то есть наилучшую производительность для насоса данного типа. Обнаружено, что для данного вида устройства изменение наклона сердечника, увеличение размера канала, увеличение толщины слоя снижает производительность устройства при одних и тех же заданных технических параметрах и наоборот. Форма канала в плоскости также существенно влияет на производительность, в частности, для центробежного насоса канал спиралевидной формы работает лучше, чем круглой формы. Путем численных расчетов были найдены наиболее приемлемые (с инженерной точки зрения) соотношения размеров, наклон сердечника, а также форма канала в плоскости. Также проведено сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными на гидравлическом галлиевом контуре ИМСС УрО РАН для МГД-насосов некоторых конфигураций, которое показало их хорошее согласие. С помощью теоретического исследования расходно-напорных режимов была выяснена причина наблюдаемой задержки работы МГД-насосов на предприятиях после подключения электрического тока.

Проведено исследование воздействия электромагнитных сил в МГД-канале при наличии в проводящей жидкости слабопроводящих включений (МГД-сепарация). На основе опыта изучения процессов в МГД-каналах разработана конструкция устройства, которое содержит специальный сменный контейнер, осуществляющий как очистку (при этом он собирал в себя частицы), так и перекачивание металла через себя. В процессе сепарации на слабопроводящие частицы воздействует Архимедова сила, которая образуется из-за того, что в МГД-канале электромагнитные силы действуют на жидкий металл гораздо сильнее. Проведено теоретическое исследование работы как контейнера, так и устройства в целом, которое показало возможность эффективной очистки металла. В эксперименте на МГД-сепараторе осуществлялась очистка оловянного-свинцового сплава от внедренных в него слабопроводящих включений из копели. Установка представляла собой емкость для расплавленного металла и присоединенный к ней замкнутый металлопровод, в котором индукционным образом создавался электрический ток. Контейнер вставлялся в специальный канал и осуществлял перекачивание металла и сепарацию. В ходе процесса осуществлялись периодические заборы проб расплавленного металла. Анализ проб показал, что во время работы данного устройства концентрация слабопроводящих включений уменьшается, причем процесс очистки при медленных скоростях транзитного течения происходит эффективнее чем при быстрых. Скорее всего, это связано с двумя причинами: во-первых, при медленном течении сквозь МГД-канал большее число частиц имеют вероятность остаться в сепараторе, а во-вторых, медленный поток в меньшей степени смывает прилипшие к стенкам частицы.

Заключение

.

1. Разработана математическая модель, основанная на системе МГД-уравнений в рамках безындукционного приближения и приближения плоского слоя. Модель описывает ламинарные и турбулентные течения в плоском слое проводящей жидкости как со свободной, так и с закрытой верхней поверхностью. Также она описывает распределение постоянного и переменного электрического тока и магнитного поля в МГД-слое, который находится в зазоре между ферромагнитными массивами. Модель позволяет исследовать задачи с наличием в слое транзитного течения, созданного внешним источником.

2. Исследовано поле скорости ЭВТ в МГД-слое с закрытой верхней поверхностью. Проведено, параллельно с теоретическим, экспериментальное изучение поля скорости в слое с помощью ультразвукового доплеровского анемометра для ЭВТ с разным количеством вихрей. Подтверждена адекватность упомянутой выше математической модели. Теоретически и экспериментально обнаружено, что одновихревое ЭВТ устойчиво, а двухвихревоенеустойчиво.

3. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование устойчивости равновесного состояния МГД-слоя со свободной поверхностью и найдены нейтральные кривые. Обнаружена возможность появление незатухающих колебаний свободной поверхности пороговым образом. В ходе данного процесса одно-и двухвихревые ЭВТ совершают колебания, а четырехвихревые ЭВТ разрушаются с образованием структуры с одним крупным и двумя мелкими осциллирующими вихрями.

4. Теоретически исследованы механизмы генерации перепада давления и транзитного течения в МГД-каналах: наклонение ферромагнитного сердечника, добавление барьеров в канал, изменение формы каналов. Теоретически исследован «скин-слойный» механизм генерации перепада давления в длинном тонком МГД-канале с жидким металлом. Показано, что при увеличении частоты переменного тока перепад давления возрастает.

5. Экспериментально исследован процесс взаимодействия транзитного течения и ЭВТ в длинном прямом МГД-канале. Показано, что в исследуемом интервале значений силы тока, ЭВТ оказывает сопротивление транзитному течению. Сопротивление нарастает с увеличением количества вихрей, т. е. количества генерирующих их сердечников. Конфигурации с двухвихревыми ЭВТ оказывали большее сопротивление, чем с четырехвихревыми ЭВТ.

6. Проведен комплекс теоретических исследований процессов в каналах кондукционных безобмоточных электровихревых МГД-насосов, в которых присутствует как ЭВТ, так и транзитное течение. Путем численных расчетов были найдены наилучшие конфигурации МГД-каналов данного устройства. Сравнение теоретических результатов и результатов экспериментов, проведенных на гидравлическом галлиевом контуре, показало, что они хорошо согласуются.

7. На основе опыта изучения процессов в МГД-каналах разработана конструкция устройства для очистки расплавленных металлов от слабопроводящих включений. Проведено теоретическое исследование, показывающие возможность эффективной очистки жидкого металла в МГД-сепараторе данной конструкции. Экспериментальные результаты по очистке оловянно-свинцового сплава от внедренных в него слабопроводящих включений из копели показали, что во время работы МГД-сепаратора концентрация слабопроводящих включений уменьшается, причем процесс очистки при медленных скоростях транзитного течения происходит эффективнее, чем при быстрых.