雷天扬，孟旭，王增辉，倪明玖

(中国科学院大学工程科学学院， 北京 100049) (2019年10月28日收稿； 2019年12月31日收修改稿)

人类的生产和生活以及社会的发展都依赖能源，目前全球的能源供应主要来自煤、石油、天然气等传统化石能源。化石能源会造成环境的污染和破坏，因此世界各国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]。

磁约束的托克马克装置是可控的核聚变反应堆。聚变堆中面向等离子体的第一壁表面需要承受高强度的中子辐照和表面热负荷。采用流动的液态金属作为面向等离子体第一壁可以解决固态第一壁的很多不足，是未来托克马克装置中第一壁的重要可能途径[2]。实现将液态金属作为面向等离子体第一壁，首要任务是需要弄清液态金属液膜在外加磁场环境下的流动和换热特性。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，也即磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)效应[3]。齐天煜等[4]曾进行过展向磁场作用下液态金属GaInSn多层膜流实验研究，研究液态金属在平板上的铺展特性，表明磁场对液态金属流动产生很强的抑制性和阻尼性。液态金属的铺展除采用平板结构以外，也有学者探索微槽道结构，Xu等[5]，Fiflis等[6]和Ruzic等[7]以聚变堆限制器为研究背景，提出可以基于LiMIT模型，利用热电磁流体力学(thermoelectric magnetohydrodynamics,TEMHD)效应驱动液体锂在微槽道中流动，并进行相关实验，初步的研究结果表明该方法可行。……