Предложен способ магнитного жидкостного охлаждения реакторов и суперкомпьютеров

Международная группа исследователей установила безопасные и опасные диапазоны чисел Гартмана и Бринкмана. Это дало возможность разработать программное обеспечение, оптимизирующее работу систем магнитного жидкостного охлаждения для суперкомпьютеров и ядерных реакторов. Ученые из Политехнического института ЮУрГУ совместно с коллегами из Москвы и Багдада создали программу, которая впервые точно определила параметры, при которых магнитное поле способствует охлаждению потока, что крайне важно для эффективных теплообменников, используемых в указанных системах. Об этом сообщает издание ТАСС.

Разработка основывается на анализе двух ключевых параметров магнитной гидродинамики: числа Гартмана, отвечающего за магнитное торможение потока, и числа Бринкмана, которое характеризует внутренний нагрев жидкости. Исследования показали, что сильное магнитное поле может как повышать, так и снижать температуру потока, когда жидкость почти останавливается, что приводит к уменьшению нагрева от трения.

Программа была создана на языке Python, и моделирование проводилось для круглой трубы и прямоугольного канала. Экспериментально установлено, что в прямоугольном канале магнитное торможение выражено сильнее из-за образующихся гартмановских слоев, в то время как круглая труба обеспечивает на 20-30% более эффективный отвод тепла при равных условиях.

Ученые определили безопасные диапазоны параметров: для прямоугольного канала число Гартмана должно находиться в пределах от восьми до двенадцати, а число Бринкмана — от 0,05 до 0,3; для круглой трубы — от десяти до пятнадцати и от 0,1 до 0,4 соответственно. При числе Бринкмана свыше 0,5 наблюдается лавинообразный рост тепловыделения, а при значениях выше 2 возможны повреждения стенок из-за перегрева. Результаты исследования могут быть использованы также для проектирования охлаждающих каналов в металлургических установках и современных энергетических системах.