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关于气泡在LIMCA系统中变形的数值模拟
Published in 2014
LIMCA技术是一种原位测量高温液态金属中杂质颗粒的方法。测量的原理为：在一个小孔内外设置一对电极，并且通以电流，这样可以在孔口附近形成一个电敏感区，当杂质经过电敏感区时，通过测量电压脉冲信号以检测杂质的信息。对硬质颗粒的LIMCA技术已经有了许多研究，但实际情况下有些颗粒如气泡是可变形的，这将损害LIMCA的精度。
模型使用了 COMSOL Multiphysics® 中的“层流两相流-相场”和“电磁场”模式，气泡和液态铝以相同的初始速度向相同方向运动，同时在液态导电金属中通以电流。由于流体和气泡是运动的，流动会受到洛伦兹力的影响，所以在流场中加入由电磁场计算得到的“mef.FLtzr”和“mef.FLtzz”作为体积力源项。同时流动结构的改变也会影响电磁场，两个物理场之间存在着强耦合，需要同时求解。
数值计算结果给出了在气泡变形情况下的流场、电磁场、压力场和感应力场的分布，并得到了球状气泡的变形情况。最后，我们给出了气泡变形情况下与硬颗粒不同的电阻脉冲的主要特征，该特征包括在峰值和电阻脉冲形状和气泡的瞬时运动时间。研究表明，使用LIMCA技术可以区分气泡和硬颗粒。
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