Dinámica rica de vórtices de metal líquido en una celda cilíndrica en forma de T bajo la acción de un campo magnético en contrarrotación

Se investigaron los regímenes de flujo que surgen en una celda en forma de T llena de metal líquido bajo la acción de fuerzas electromagnéticas azimutales en direcciones opuestas. Se elaboró un mapa de regímenes de flujo y se describieron las características clave de cada tipo de flujo observado. Entre los regímenes de flujo identificados, se pueden distinguir la rotación en embudo, flujos de chorro, vórtices en forma de tornado y sus combinaciones. Un flujo topológicamente similar a un tornado magnetohidrodinámico, así como corrientes de chorro verticales, se obtuvieron por primera vez sin bombeo de flujo, utilizando fuerzas fundamentalmente planas. El estudio incluye la observación experimental de estructuras de flujo en la superficie libre de un metal líquido y en el eje principal de la celda, así como modelado numérico tridimensional para reconstruir la estructura del flujo en el volumen. Se utilizó una aleación de galio de bajo punto de fusión como fluido de trabajo. Se realizaron mediciones de velocidad en la superficie utilizando velocimetría de imagen de partículas con trazadores de burbujas. Se llevaron a cabo simulaciones numéricas en una formulación simplificada, despreciando la deformación de la superficie libre.