陈 然，王增辉，倪明玖

(中国科学院大学工程科学学院， 北京 100049)(2017年12月8日收稿； 2018年3月5日收修改稿)

人类的生产和生活都离不开能源，能源是社会和经济发展的重要支撑。世界各国科学家一直致力于对新能源的探索研究。可控核聚变是能量巨大、原材料取之不尽、干净、安全的新能源[1]。限制器作为核聚变磁约束装置中至关重要的组成部分，核聚变装置限制器可以有效地屏蔽来自器壁的杂质，排出来自中心等离子体的粒子流和热流。液态金属可以较好地完成这一任务。液态金属具有导热性强、液相温度范围大、易于补充等特性，是未来聚变反应堆面向等离子体部件的主要备选材料之一。液态金属[2]自由表面的多场耦合作用下的流动和传热规律是目前关注的重点。热毛细对流是一种与流体自由表面或界面相关的热对流，宏观上表现自由表面或界面温度分布不均匀而引起表面张力梯度驱动的流体流动[3]。

导电流体通过磁场时将产生诱导电流，此诱导电流与磁场相互作用在流体中产生一个与流动方向相反的洛仑兹(Lorentz)体积力，即磁流体动力学MHD效应[4]。磁场作用下的热毛细对流不同于一般流体的热毛细对流，除与温差、表面张力有关，还与磁场有关，是多场强耦合作用下的流动传热过程，因而对其进行深入研究具有重要的工程价值和科学意义。

近年来，许多国内外学者对于热毛细对流进行了较多研究。李炜等[5]及Hossain等[6]通过数值模拟的方法，对磁场作用下的双扩散液层热毛细对流进行研究，得到液层内部对流结构同磁场强度的变化规律。……