Technological studies of multidimensional magnetohydrodynamics and liquid metals: Gallium-indium-tin

Abstract

Plazma konusu incelenip manyetohidrodinamik denklemlerden momentum ve enerji denklemlerinin türetilmesi yapıldı.Sıvı metal ve alaşımlar gibi iletken akışkanlara dışarıdan uygulanan manyetik ve elektrik alanların etkileri sayısal olarak incelendi. Sayısal çalışmada kullanılan kodun iki boyuttan üç boyuta çıkarılabilmesi için ağ örgüsünün yeni ve ilk çalışması olarak bilgisayar programı yazıldı. Bu ek programın iki boyutlu gerçek programa uyarlanması doktora sonrası çalışma olarak bırakıldı. Geleneksel sayısal problemlerin dışında akışkan metaller konusunda özgün problemler tasarlandı ve onların da sayısal çözümleri yapıldı. Akışkan metallerde elektromanyetik frenleme ve yine bu metallerin açık kanalda dairesel silindir çevresindeki akışlarının dışarıdan uygulanan elektrik ve manyetik alanlardan nasıl etkilendikleri incelendi.Galyum İndiyum Kalay alaşımının çeşitli dış etkilere karşı verdiği tepkiler, özellikle yüzeyine düşen ışığı yansıtma özellikleri incelendi. Bu deneylerde kullanılan ışık kaynağı görünür bölgede ışık veren bir halojen lamba idi. Bu alaşımın yüzeyinin oksitlenmesi, ısıtılarak sıcaklığının arttırılması, üzerinden akım geçirilmesi, manyetik alan uygulanılması ve hem akım hem de manyetik alanın aynı anda dışarıdan uygulanılması ile yüzeyinden meydana gelen ışık yansımasının nasıl değiştiği incelendi. Galyum İndiyum Kalay alaşımında dışarıdan aynı anda uygulanan elektrik akımı ve manyetik alanın etkileri ile oluşan Lorentz kuvvetinin yansıtmaya ne gibi bir etkide bulunduğu incelendi. Bu etkilerden ötürü Lorentz kuvveti ile normalize edilmiş ışık şiddeti arasında bir ilişki olabileceği görüldü.

Plasma phenomenon was described in detail and the derivation of momentum and energy equations for magnetohydrodynamic applications is done.The effects of externally applied electric and magnetic field on the conducting fluids such as liquid metals or alloys were numerically investigated. Since the code used in these numerical studies was in two dimensions a new original three dimensional mesh generating programme was developed. The adaptation to the old code was left as a future work. The problems such as liquid metal flow past a circular cylinder in open channels exposed to external magnetic fields and electromagnetic braking of liquid metals in a vertical channel and levitation were solved.In experimental works GaInSn alloy was used as a conducting medium on which different external effects were applied. The behaviour of GaInSn versus oxidation was studied, the expansion due to the heat addition was also studied in order to know how the surface will change under the increasing temperature and how this will affect the reflectivity from the surface. The reflection change because of the external heat addition, external current application, external magnetic field application were studied separately. As a final experiemntal study the current and magnetic field were applied together and again the reflectivity of GaInSn was studied. The effect of induced Lorentz force on reflectivity is seen. A hint which showed the correlation between Lorentz force induced from the externally applied current and magnetic field together with normalized reflection intensity was found.