Une équipe internationale détermine les plages de paramètres de sécurité critiques pour les systèmes de refroidissement à liquide magnétique

L'Université d'État du Sud de l'Oural (SUSU) a récemment annoncé que ses chercheurs de l'École polytechnique, en collaboration avec des collègues de Moscou et de Bagdad, ont déterminé les plages de sécurité et de non-sécurité des nombres de Hartmann et de Brinkman dans les systèmes de refroidissement à liquide magnétique, et ont développé un programme informatique pour optimiser le fonctionnement des échangeurs de chaleur à haute puissance dans des dispositifs tels que les supercalculateurs et les réacteurs nucléaires.

Selon les informations fournies, cette recherche se concentre sur deux paramètres clés de la magnétohydrodynamique : le nombre de Hartmann caractérise la résistance exercée par le champ magnétique sur le mouvement du fluide, tandis que le nombre de Brinkman reflète la chaleur interne générée par les effets de viscosité et de résistance électrique du fluide. Les chercheurs ont souligné que, dans des conditions spécifiques, un champ magnétique intense ne conduit pas nécessairement à une augmentation de la température du fluide. Lorsque le fluide est presque immobile et que l'effet de chauffage par frottement s'affaiblit, le champ magnétique peut au contraire entraîner une baisse de la température du fluide.

L'équipe de recherche a développé un programme de simulation en Python et a effectué des calculs pour deux types de structures : les conduites circulaires et les canaux rectangulaires. Les résultats montrent que, dans les canaux rectangulaires, l'effet de freinage magnétique est plus fort en raison du repliement de la couche de Hartmann ; dans des conditions identiques, l'efficacité de dissipation thermique des conduites circulaires est supérieure d'environ 20 % à 30 % à celle des canaux rectangulaires.

Les chercheurs ont également fourni les plages de paramètres de sécurité pour différentes structures. Pour les canaux rectangulaires, le nombre de Hartmann doit être contrôlé entre 8 et 12, et le nombre de Brinkman entre 0,05 et 0,3 ; pour les conduites circulaires, la plage appropriée du nombre de Hartmann est de 10 à 15, et celle du nombre de Brinkman de 0,1 à 0,4.

La recherche montre également que lorsque le nombre de Brinkman dépasse 0,5, la production de chaleur du système commence à croître de manière exponentielle ; lorsque le nombre de Brinkman dépasse 2, la paroi du tube peut se défaillir en raison d'une surchauffe. L'Université d'État du Sud de l'Oural a indiqué que ces résultats peuvent également être appliqués à la conception des canaux de refroidissement des équipements métallurgiques et des systèmes énergétiques modernes.