AbstractOver the past several years, as part of the Advanced Power Extraction (APEX) project, liquid metal magnetohydrodynamic (MHD) film and jet flows have been modeled using the assumption of axisymmetry to simplify the governing equations to a more tractable two-dimensional (2D) form. The results of these 2D simulations as they pertain to liquid wall and divertor flows is presented here. The effect of toroidal field gradient on the flow thickness is shown to be rather small for thin fast first wall (FW) flows on electrically insulated backwalls, but streamwise currents generated by flow across the toroidal field gradient can interact with radial magnetic field components to produce toroidal motion with strong shear across the flow depth. The drag effects from flow across the toroidal field gradients become much stronger if thicker flows are considered. Concerns about surface stability due to forces trying to pull the liquid off the backwall also become much more severe for thicker flows or flows with conducting walls. Plans for continued work with three-dimensional models are discussed.
ここ数年、Advanced Power Extraction（APEX）プロジェクトの一環として、液体金属磁気流体力学（MHD）の膜流および噴流のモデル化が、軸対称性の仮定を用いて行われ、支配方程式をより扱いやすい二次元（2D）形式に簡約化してきた。本稿では、液体壁およびダイバータ流れに関するこれらの2Dシミュレーションの結果を示す。トロイダル方向磁場勾配が流れの厚さに及ぼす影響は、電気的に絶縁された背面壁を有する薄い高速第一壁（FW）流れに対してはかなり小さいことが示される。しかし、トロイダル方向磁場勾配を横切る流れによって生じるストリーム方向電流は、半径方向磁場成分と相互作用し、流れの深さ方向に強いせん断を伴うトロイダル方向運動を生じさせ得る。トロイダル方向磁場勾配を横切る流れによる抗力効果は、より厚い流れを考慮すると大幅に強くなる。液体を背面壁から引き離そうとする力に起因する表面安定性への懸念も、より厚い流れや導電性壁を有する流れの場合には、はるかに深刻になる。三次元モデルを用いた今後の継続研究の計画についても議論する。