<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Nucl. Eng.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Nuclear Engineering</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Nucl. Eng.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2813-3412</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1503618</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fnuen.2025.1503618</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Nuclear Engineering</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A new theoretical performance analysis method considering longitudinal and transverse end effects for flat linear induction magnetohydrodynamic pumps</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Ding et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fnuen.2025.1503618">10.3389/fnuen.2025.1503618</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>Ming</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1487131/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Chunwei</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Bai</surname>
<given-names>Yifan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Bi</surname>
<given-names>Keming</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/resources/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Xin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Nuclear Power System and Equipment</institution>, <institution>Harbin Engineering University</institution>, <addr-line>Harbin</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Division of Reactor Engineering Technology Research</institution>, <institution>China Institute of Atomic Energy</institution>, <addr-line>Beijing</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1074139/overview">Zeyun Wu</ext-link>, Virginia Commonwealth University, United States</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/911842/overview">Wenhai Qu</ext-link>, Shanghai Jiao Tong University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1677253/overview">Xiaoyong Yang</ext-link>, Tsinghua University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1681484/overview">Yandong Hou</ext-link>, Northeast Electric Power University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Ming Ding, <email>dingm2005@gmail.com</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>03</day>
<month>03</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2025</year>
</pub-date>
<volume>4</volume>
<elocation-id>1503618</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>29</day>
<month>09</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>10</day>
<month>02</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Ding, Yang, Bai, Bi and Yan.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Ding, Yang, Bai, Bi and Yan</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>The flat linear induction pumps (FLIPs) are a class of driving devices that converts electromagnetic energy into mechanical energy of pumped liquid metal, which are widely used in the field of energy power and chemical industries. The end effects and wall eddy current effect of FLIPs can significantly reduce the pump head and energy conversion efficiency. In this paper, the longitudinal and transverse end effects of FLIPs caused by the finite length of the core were analyzed, and the analytical expressions of the electromagnetic field in the electromagnetic air gap were given. Based on the mathematical analysis of the end effects and the T-shaped equivalent circuit of the rotary induction motor, an equivalent circuit model was established, considering two kinds of end effects and wall eddy current effects. The calculation methods of main characteristic parameters, such as head and energy conversion efficiency, were given. The accuracy of the analytical model was validated by comparing the calculation results with the open experimental data. The work can provide a rapid analysis method for improving the energy conversion efficiency and working performance of FLIPs.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>flat linear induction pumps</kwd>
<kwd>equivalent circuit</kwd>
<kwd>end effects</kwd>
<kwd>pump curve</kwd>
<kwd>magnetohydrodynamic pumps</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Nuclear Reactor Design</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Liquid metal is widely used as coolant in advanced energy systems such as solar concentrator systems, fast breeder reactors, fusion reactors, and accelerator-driven systems because of its great thermal physical and flow properties (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Gnanasekaran, 2022</xref>). Due to corrosive of liquid metals, these energy systems have a high requirement for the tightness and corrosion resistance of the power pumps. Therefore, it is possible to consider the use of induction magnetohydrodynamic (MHD) pumps which do not contain mechanical moving parts to pump the fluid (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Zhao et al., 2022</xref>). According to the structure of the pump ditch, the induction MHD pumps can be divided into Flat linear induction pumps (FLIPs), Annular linear induction pumps (ALIPs), and Helical induction pumps (HIPs) (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Baker and Tessier, 1987</xref>). However, despite the advantages of such induction pumps, such as simple structure and reliable operation, the energy conversion efficiency of most induction MHD pumps designed so far is much lower than that of conventional mechanical pumps. Therefore, it is very important to study the working performance of induction MHD pumps, such as output head and energy conversion efficiency.</p>
<p>The induction pumps can be seen as a special linear induction motor, which converts electrical energy into mechanical energy of the fluid through the magnetic field. Numerical simulations are often used to solve such complex flow and heat transfer problems (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Dong et al., 2024</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Hou et al., 2024</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Hou et al., 2025</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B28">Zhang et al., 2024</xref>). Some of them take into account the effect of the end effect (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Smolyanov and Karban, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B25">Uskov et al., 2016</xref>). The former proposed a numerical optimization algorithm for the double-sided linear induction pump, considering the saturation effect and transverse end effect of the core. The latter established a two-dimensional numerical model of FLIP considering transverse and longitudinal end effects, and studied the influence of different winding structures on pump head. In addition to the end effect, the operating temperature (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Sharma et al., 2019</xref>) and geometric structure (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Dong et al., 2013</xref>) also significantly affects the performance of MHD pumps. The research results show that the head and efficiency of ALIPs decrease obviously with the increase of temperature and magnetic gap thickness.</p>
<p>However, the complex magnetic field in the pump ditch makes the numerical model unable to realize the rapid calculation of the induction pump performance. Compared with numerical simulation, analytical models are more suitable for quickly understanding and optimizing the energy conversion mechanism under complex magnetic fields (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Hasani and Irani Rahaghi, 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Kortas et al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Wang et al., 2024</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B29">Zhang et al., 2020</xref>). The Chinese Institute of Mechanics (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Qiu, 1964</xref>) has conducted a comprehensive theoretical study on various types of electromagnetic pumps. Based on the method of magnetohydrodynamics, three independent models have been established to analyze the longitudinal end effect, transverse end effect and wall eddy current effect of FLIPs, respectively. However, the accuracy of these electromagnetic pump models is low. Subsequently, studies have proposed a method that can simultaneously consider the longitudinal and transverse end effects of FLIPs (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Dronnik et al., 1979</xref>). However, this model does not consider the effect of wall eddy current and short circuit strip, and only applies to the current source power supply. <xref ref-type="bibr" rid="B17">Liu et al. (2023)</xref> built a one-dimensional analytical model, considering only the longitudinal end effect and the wall eddy current effect.</p>
<p>The liquid metal pumped by the induction pumps can be regarded as the secondary of the induction motors, so the equivalent circuit models established for the linear induction motors (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Amiri and Mendrela, 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B7">Duncan, 1983</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Kahourzade et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Lu et al., 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">Naderi et al., 2020</xref>) are often used in the analytical calculation of the induction pumps. The equivalent circuit model can be applied to both voltage source and current source. By establishing an ALIP equivalent circuit model considering dynamic end effect, it is found that the correction of longitudinal end effect can significantly reduce the relative error in the range of high flow rate (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Lo Pinto et al., 2023</xref>). <xref ref-type="bibr" rid="B26">Wang et al. (2019)</xref> also makes a theoretical analysis of the characteristics of ALIP based on the equivalent circuit method, and considers the gravity effect. <xref ref-type="bibr" rid="B30">Zhang et al. (2022)</xref> used the improved equivalent circuit model to establish the one-dimension field analytical model of ALIP, considering the longitudinal end effect and the wall eddy current effect, and gave the analytical expressions of each end effect component of the main physical parameters.</p>
<p>From the literature review, it can be found that compared with ALIPs, FLIPs lack a relatively complete theoretical model that can comprehensively consider the longitudinal end effect, the transverse end effect, and the wall eddy current effect. In addition, most of the literatures focus on the effective output power of FLIPs, and the relationship between the energy conversion efficiency and the electromagnetic characteristics of the pumps has not been fully studied. In this work, the transverse and longitudinal end effects of FLIPs are analyzed, and the specific expressions of the main electromagnetic field parameters are derived. The influences of longitudinal and transverse end effects on electromagnetic field distribution, head and energy conversion efficiency of FLIPs are discussed respectively. Then, based on the mathematical analysis of the end effects, several correction factors that consider the longitudinal alone and the transverse end effects alone are derived. The impedance of each part of FLIPs is modified by correction factors of the end effects, and an equivalent circuit model is established, considering the two kinds of end effects, the wall eddy current effect, and the effect of short circuit strips. Finally, the calculated results of the equivalent circuit model under different voltages and operating temperatures are compared with the experimental data, the accuracy and universality of the established equivalent circuit model are validated.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Characteristics and basic principle of FLIPs</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> shows the main structure and basic principled diagram of FLIPs. The FLIPs are mainly composed of two parts, one part is mainly composed of iron core and coil, also known as primary. The iron core is usually stacked with silicon steel sheets to reduce eddy current losses. The other part is secondary composed of the pump trench wall, liquid metal, and short circuit strips. The short circuit strip is generally made of copper sheet with excellent conductive performance, which mainly increases the induced current in the liquid metal and thus increases the electromagnetic driving force and weakens the influence of the transverse end effect to a certain extent.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Schematic diagram of the FLIP.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g001.tif"/>
</fig>
<p>When the three-phase AC current is connected to the winders on both sides, the magnetic field moving along the axis of the pump groove will be generated in the air gap of FLIP, which also known as the traveling wave magnetic field. Under the action of the traveling wave magnetic field, the current will be induced in the liquid metal according to the law of electromagnetic induction. The interaction of the induced current with the traveling wave magnetic field creates a Lorentz force that pushes the liquid metal forward.</p>
<p>Because the length and width of the core are finite, the breakage of the core at both sides has an effect on the distribution of magnetic field in the air gap, which is often referred to as the end effects. The end effects of FLIP can be divided into longitudinal and transverse end effects. On the one hand, the iron core is limited in the length direction, so there are inflow and outflow end for the fluid, which will change the amplitude of the magnetic field along the flow direction, a phenomenon known as the dynamic longitudinal end effect. In addition, the asymmetry of the three-phase impedance will be introduced, which in turn leads to the static longitudinal end effect. On the other hand, the length of the core in the width direction is also limited, which will cause leakage flux in the lateral side end, which is known as the first type of transverse end effect. In addition, the longitudinal component of the current in the liquid metal can also lead to a saddle-shaped distribution of the air-gap magnetic field in the width direction, which is known as the second type of transverse end effect.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Mathematical analysis of end effects of FLIP</title>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Longitudinal end effect</title>
<p>In the specific case of FLIP, the conveying medium is incompressible fluid with constant conductivity, the fluid velocity is much less than the speed of light, and the electromagnetic frequency is below 1000&#xa0;Hz (the displacement current can be completely ignored). Therefore, Maxwell&#x2019;s equations and its constitutive equations can be modified into the following form:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>Where <bold>
<italic>H</italic>
</bold> is the magnetic field intensity (A/m), <bold>
<italic>J</italic>
</bold> is the electric current density (A/m<sup>2</sup>), <bold>
<italic>E</italic>
</bold> is the electric field intensity (V/m), <bold>
<italic>B</italic>
</bold> is the magnetic induction intensity (T), <italic>u</italic> is the permeability of the medium, <italic>&#x3c3;</italic> is the conductivity of the medium (S/m), <bold>
<italic>V</italic>
</bold> is the fluid velocity (m/s).</p>
<p>Based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>, the magnetic vector potential <italic>A</italic> is introduced. And add the following two equations:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The longitudinal end effect is directly related to the performance and characteristics of FLIP, and theoretical analysis is carried out below. In order to simplify the mode, some basic assumptions are introduced as follows.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1) The permeability of stator core is infinite, and the conductivity is zero.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2) The eddy current effect and the saturation effect of stator core are ignored. In addition, the skin effect in liquid metal is also not considered.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3) The cogging effect is represented by the jammed coefficient, ignoring the saturation effect and hysteresis loss of the core.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>4) The power input frequency and current are three-phase symmetric, and all physical quantities are considered as sinusoidal functions of time t and position <italic>x.</italic>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>5) Since the air gap is very thin, the variation of the air gap magnetic field along the <italic>y</italic> direction is ignored.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>6) The liquid metal flow is incompressible, and its velocity has only a longitudinal component <italic>v</italic>
<sub>x</sub>.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>The FLIP can be regarded as the unfolded ALIP, so the one-dimensional field model of FLIP considering longitudinal end effect is similar to ALIP (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Zhang et al., 2022</xref>). <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> shows a bilateral FLIP model considering longitudinal end effects alone. The whole model is divided into three calculation regions which includes entrance region I, coupling region (effective region) II, and exit region III. Based on the principle of equality of magnetomotive force (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Ku et al., 1985</xref>), the primary magnetic potential is replaced by a surface current layer <italic>j</italic>
<sub>s</sub> (<italic>x</italic>, <italic>t</italic>). The upstream region of the inlet and the downstream region of the outlet are also represented by the virtual current layers <italic>j</italic>
<sub>k1</sub> and <italic>j</italic>
<sub>k3</sub> in the plural form. When the surface current layer <italic>j</italic>
<sub>s</sub> (<italic>x</italic>, <italic>t</italic>), <italic>j</italic>
<sub>k1</sub> and <italic>j</italic>
<sub>k3</sub> on one side are considered as zero, all the formulas are applicable to FLIPs in the form of single-sided winding arrangement.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Longitudinal end-effect model.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g002.tif"/>
</fig>
<p>The traveling-wave current layer of the three regions is defined as<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mtext>smax</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>Where j is the imaginary symbol. <italic>k</italic> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>/<italic>&#x3c4;</italic> is the wave number, <italic>&#x3c4;</italic> is the pole pitch (m). <italic>J</italic>
<sub>smax</sub> is the amplitude of the traveling wave current layer (A/m). <italic>J</italic>
<sub>smax</sub> &#x3d; <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>m</italic>
<sub>1</sub> is the number of phases, <italic>N</italic>
<sub>1</sub> is the winding per pole per phase series parameter, <italic>k</italic>
<sub>w1</sub> is the fundamental winding factor, <italic>I</italic>
<sub>1</sub> is the phase current of each branch of the winding (A), <italic>p</italic> is the logarithm of the poles. <italic>&#x3c9;</italic> is the angular velocity (rad/s), <italic>L</italic>
<sub>s</sub> is the effective region length (m), <italic>E</italic>
<sub>z1</sub> and <italic>E</italic>
<sub>z3</sub> represent the electric field intensities in the corresponding regions. <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>13</sub> is the virtual conductivity in regions I and III.<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>0.73</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>g</italic>
<sub>e</sub> is the half-thickness of the electromagnetic air gap (m), <italic>u</italic>
<sub>0</sub> is the vacuum permeability,<italic>k</italic>
<sub>f</sub> &#x3d; 0.73/<italic>g</italic>
<sub>e</sub>.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, the reference coordinates are fixed at the primary. According to assumptions (1) and (5), along rectangular loop paths 1, 2, and 3 in regions I, II, and III, it is obtained by applying Abe&#x2019;s loop theorem:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>Where <italic>B</italic>
<sub>y1</sub>, <italic>B</italic>
<sub>y2</sub>, and <italic>B</italic>
<sub>y3</sub> are the magnetic field intensities in regions I, II, III, <italic>j</italic>
<sub>f1z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>f2z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>f3z</sub> are the <italic>z</italic> components of the line induction current density of liquid metal in the corresponding regions, respectively. <italic>j</italic>
<sub>w1z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>w2z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>w3z</sub> are the <italic>z</italic> components of the line induction current density of the wall in the corresponding regions, respectively.</p>
<p>The magnetic vector potential <italic>A</italic> of each region can be defined as<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">7</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Formulas 4</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e7">6</xref> can be written separately as<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>Where, <italic>k</italic>
<sub>w</sub> &#x3d; <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>f</sub>
<italic>d</italic>
<sub>f</sub>/<italic>&#x3c3;</italic>
<sub>w</sub>
<italic>d</italic>
<sub>w</sub> is the wall eddy current coefficient, which represents the eddy current effect of the conductive pump ditch wall. <italic>d</italic>
<sub>w</sub> is the pump channel wall thickness (m). <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>f</sub> is the fluid conductivity (S/m), 2<italic>d</italic>
<sub>f</sub> is the pump channel thickness (m), <italic>&#x3bd;</italic>
<sub>f</sub> is the fluid velocity (m/s).</p>
<p>The solutions of <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equations 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e11">10</xref> can be written as<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>Where <italic>c</italic>
<sub>11</sub>, <italic>c</italic>
<sub>21</sub>, <italic>c</italic>
<sub>22</sub>, <italic>c</italic>
<sub>33</sub> are the integration constants depending on the boundary conditions. <italic>G</italic> is the quality factor of the pump, which reflects the ability of pump to convert one type of energy into another. <italic>R</italic>
<sub>m</sub> is the magnetic Reynolds number, which characterizes the dynamics of the MHD. <italic>s</italic> is the slip, <italic>s</italic> &#x3d; (<italic>v</italic>
<sub>s</sub>-<italic>v</italic>
<sub>f</sub>)/<italic>v</italic>
<sub>s</sub>. <italic>v</italic> is the traveling wave velocity, <italic>v</italic>
<sub>s</sub> &#x3d; 2<italic>p&#x3c4;</italic>.</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">7</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">11</xref> the distribution of magnetic field <italic>B</italic>
<sub>y1</sub>, <italic>B</italic>
<sub>y2</sub>, <italic>B</italic>
<sub>y3</sub> and electric field <italic>E</italic>
<sub>z1</sub>, <italic>E</italic>
<sub>z2</sub>, <italic>E</italic>
<sub>z3</sub> in the three regions can be written as<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>Where, <italic>B</italic>
<sub>y2ct</sub> &#x3d; j<italic>kc</italic>
<sub>t</sub>e<sup>j(&#x3c9;<italic>t</italic>-<italic>kx</italic>)</sup>, <italic>B</italic>
<sub>y2c1</sub> &#x3d; -<italic>c</italic>
<sub>21</sub>e<sup>
<italic>r</italic>c21<italic>x</italic>&#x2b;j&#x3c9;<italic>t</italic>
</sup>, <italic>B</italic>
<sub>y2c2</sub> &#x3d; -<italic>c</italic>
<sub>22</sub>e<sup>
<italic>r</italic>c22<italic>x</italic>&#x2b;j&#x3c9;<italic>t</italic>
</sup> represent the no-end effect component, the inlet end effect component and the outlet end effect component, respectively.<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>On the boundary line between regions I, II, and III (<italic>x</italic> &#x3d; 0, <italic>x</italic> &#x3d; <italic>L</italic>
<sub>s</sub>), tangential magnetic field continuity and tangential electric field continuity should be satisfied.<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equations 12</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">14</xref>, the specific expressions for <italic>c</italic>
<sub>11</sub>, <italic>c</italic>
<sub>21</sub>, <italic>c</italic>
<sub>22</sub>, <italic>c</italic>
<sub>33</sub> can be solved. The detailed expressions are listed in the <xref ref-type="sec" rid="s12">Supplementary Appendix</xref> section.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 T<italic>ransverse end effect</italic>
</title>
<p>The inner core of ALIP is a cylinder, and the outer core is a ring, so the iron core of ALIP is broken only in the length direction. However, the core of FLIP is limited in the length direction and width direction, so there are both longitudinal end effect and transverse end effect, and the theoretical analysis and characteristic calculation of FLIP are more complex. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> shows the analytical model of FLIP considering only the transverse end effect.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Transverse end effect model.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g003.tif"/>
</fig>
<p>The whole model is divided into liquid metal region I, pump trench wall region II and short circuit strip region III. The definition of the equivalent current layer <italic>j</italic>s is consistent with the longitudinal end-effect coupling region. Ignoring the influence of the longitudinal end effect, the basic assumption of the model that considers the transverse end effect is basically consistent with the longitudinal end effect.</p>
<p>According to Assumption (4) and (5), the form of the magnetic field <italic>B</italic> in coupling region is defined as<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>Where <italic>B</italic>
<sub>y1</sub> is the <italic>y</italic> components of air gap flux density in the region I.</p>
<p>Along rectangular loop paths 1 in regions I, it is obtained by applying Abe&#x2019;s loop theorem<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, it can be obtained in the longitudinal section:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fz</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>Where <italic>j</italic>
<sub>fx</sub>, <italic>j</italic>
<sub>fz</sub> are distributed to represent the <italic>x</italic>-direction and <italic>z</italic>-direction components of the current density of the liquid metal wire in the upper half of region I, <italic>j</italic>
<sub>w1x</sub> and <italic>j</italic>
<sub>w1z</sub> are distributed to represent the <italic>x</italic>-direction and <italic>z</italic>-direction components of the half-line current density of the pump trench pipeline in region I.</p>
<p>Simultaneous <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">16</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">17</xref>, which are obtained after collation:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>ws</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where, <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>fs</sub> &#x3d; <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>f</sub> <italic>d</italic>
<sub>f</sub> is Surface conductivity.</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equations 3</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">15</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Formula 18</xref> can be written as<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x406;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mtext>smax</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>Where <italic>k</italic>
<sub>w&#x2160;</sub> &#x3d; <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>w</sub> <italic>d</italic>
<sub>w</sub>/<italic>&#x3c3;</italic>
<sub>f</sub> <italic>d</italic>
<sub>f</sub> is the eddy current effect coefficient in region I. Similarly, in regions II and III can be obtained as<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x448;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>In the fluid region, <italic>B</italic>
<sub>1</sub>(<italic>z</italic>) is an even function with respect to <italic>z</italic>. Thus, the full solution form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Equation 19</xref> is given as <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 20</xref>:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>kx</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>Where <italic>B</italic>
<sub>1</sub> is the integration constant to be determined.<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x406;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mtext>smax</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x406;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equations 17</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">18</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">20</xref>, the <italic>z</italic> and <italic>x</italic> components of the line current density of liquid metal (<italic>j</italic>
<sub>fz</sub>, <italic>j</italic>
<sub>fx</sub>) and wall (<italic>j</italic>
<sub>w1z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>w1x</sub>) in region I can be written as, respectively<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fz</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fx</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 20</xref> and the fifth equation in maxwell&#x2019;s <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>, the <italic>z</italic> components and <italic>x</italic> components of the electric field intensity in region I are obtained in the following forms:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Since the walls of the two sides of the pump communication channel and short circuit strip are located outside the core, the induced magnetic field generated by the current can be ignored. The magnetic field in region II is considered to be zero, then:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Curl the fifth equation in maxwell&#x2019;s <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> and then combine it with <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 21</xref>:<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>Where, <italic>j</italic>
<sub>w2z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>w2x</sub> are the <italic>z</italic> components and <italic>x</italic> components of the current density in the pipe line of the pump trench wall in the upper half of region II, respectively.</p>
<p>According to the current continuity theorem:<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Take the derivative of <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equations 22</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">23</xref> with respect to <italic>x</italic> and <italic>y</italic>, respectively, and add them together:<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The general solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Equation 24</xref> is given as <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Equation 25</xref>:<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>Where <italic>A</italic>
<sub>1</sub> and <italic>A</italic>
<sub>2</sub> are the integration constants to be determined.</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equations 23</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">25</xref>, <italic>j</italic>
<sub>w2x</sub> can be written as<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Equations 25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">26</xref>, and the fifth equation in maxwell&#x2019;s <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>, the <italic>z</italic> components and <italic>x</italic> components of the electric field intensity in region II are obtained in the following forms:<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>There is also no magnetic field in region III, so the resolution process is similar to that in region II. Thus, the expressions for each component of the induced eddy current and electric field in region III can be written as<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x448;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x448;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where <italic>j</italic>
<sub>s3z</sub>, <italic>j</italic>
<sub>s3x</sub> are the <italic>z</italic> components and <italic>x</italic> components of the current density of the short-circuiting bar in the upper half of region III, respectively. <italic>E</italic>
<sub>3z</sub>, <italic>E</italic>
<sub>3x</sub> are the <italic>z</italic> components and <italic>x</italic> components of the electric field in region III, respectively.</p>
<p>The complex integration constants <italic>B</italic>
<sub>1</sub>, <italic>A</italic>
<sub>1</sub>, <italic>A</italic>
<sub>2</sub>, <italic>A</italic>
<sub>3</sub>, and <italic>A</italic>
<sub>4</sub> in the solution process need to be determined through boundary conditions. Tangential electric field continuity and normal current continuity should be satisfied on the boundary lines of the pump groove wall in contact with liquid metal and short circuit strip (<italic>z</italic> &#x3d; <italic>c</italic> and <italic>z</italic> &#x3d; <italic>c</italic> &#x2b; <italic>t</italic>
<sub>w</sub>), respectively. In addition, it should be satisfied that the normal current at the outer boundary of the short circuit strip (<italic>z</italic> &#x3d; <italic>c</italic> &#x2b; <italic>t</italic>
<sub>w</sub> &#x2b; <italic>t</italic>
<sub>s</sub>) is zero. The form of the boundary conditions can be written as<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fz</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The detailed expressions for <italic>B</italic>
<sub>1</sub>, <italic>A</italic>
<sub>1</sub>, <italic>A</italic>
<sub>2</sub>, <italic>A</italic>
<sub>3</sub>, and <italic>A</italic>
<sub>4</sub> are listed in the <xref ref-type="sec" rid="s12">Supplementary Appendix</xref> section.</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Results and discussion</title>
<p>The mathematical analysis of longitudinal dynamic end effect and second transverse end effect of FLIP are carried out in <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>, <xref ref-type="sec" rid="s3-2">3.2</xref>, respectively. In this section, the influence of longitudinal and transverse end effect on the air gap magnetic field, head and energy conversion efficiency will be further analyzed based on a practical FLIP (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Bluhm et al., 1964</xref>).</p>
<p>In the literature, the FLIP adopts the arrangement of double-sided core and single-sided winding. This arrangement of pumps is often used in some high temperature application environments because of the low requirement for heat insulation. The operating temperature is 673.15&#xa0;K and the voltage source is used for power supply. The specific parameters of the FLIP are shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>The main parameters of the FLIP.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Parameters</th>
<th align="left">Values</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Phase number</td>
<td align="left">3</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Number of pole pairs</td>
<td align="left">2.5</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Number of parallel loops</td>
<td align="left">1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">stator core width, m</td>
<td align="left">0.067564</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Pump channel width, m</td>
<td align="left">0.0381</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Effective channel length, m</td>
<td align="left">0.53</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">air gap thickness, m</td>
<td align="left">0.00794</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Polar distance, m</td>
<td align="left">0.106</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Pump trench pipe wall thickness, m</td>
<td align="left">0.0015875</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Short-circuiting bar width, m</td>
<td align="left">0.00635</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Current frequency, Hz</td>
<td align="left">60</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Sodium density, kg/m<sup>3</sup>
</td>
<td align="left">857</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Sodium conductivity, S/m</td>
<td align="left">4559963.52</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Short-circuiting bar conductivity, S/m</td>
<td align="left">23,860,653.78</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Wall conductivity, S/m</td>
<td align="left">1019950.226</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Sodium kinematic viscosity, m<sup>2</sup>/s</td>
<td align="left">3.31126E-07</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Polar distance, m</td>
<td align="left">0.106</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s3-3-1">
<title>3.3.1 Electromagnetic field distribution</title>
<p>It can be seen from <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 12</xref> that the magnetic field <italic>B</italic>
<sub>y</sub> is divided into three components, <italic>B</italic>
<sub>y1ct</sub>, <italic>B</italic>
<sub>y1c1</sub>, and <italic>B</italic>
<sub>y1c2</sub>, when considering the longitudinal end effect alone. Since the value of <italic>B</italic>
<sub>y1ct</sub> is only related to the structure and operation condition of the induction pump and independent of the axial position, it is considered to be a component independent of longitudinal end effect. Similarly, it is possible to separate the magnetic field in <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 20</xref> into one component without transverse end effects (<italic>B</italic>
<sub>y2ct</sub>) and two components with end effects (<italic>B</italic>
<sub>y2c1</sub>, <italic>B</italic>
<sub>y2c2</sub>).</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref> show the distributions of the magnetic field <italic>B</italic>
<sub>y</sub> without and with the longitudinal and transverse end effects, respectively. For different slip conditions, <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref> shows the axial distribution (<italic>x</italic> direction) of the magnetic field amplitude when only the longitudinal end effect is considered, and <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref> shows the transverse distribution (<italic>z</italic> direction) of the magnetic field amplitude when only the transverse end effect is considered. The operating condition of the pump are <italic>I</italic> &#x3d; 7.8 A, <italic>f</italic> &#x3d; 60&#xa0;Hz, <italic>Q</italic> &#x3d; 1.417,254&#xa0;m<sup>3</sup>/h.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>The spatio-temporal distributions of magnetic field. <bold>(A)</bold> Without considering longitudinal end effect. <bold>(B)</bold> Considering longitudinal end effect.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>The spatial distribution of the magnetic field <italic>B</italic>
<sub>y</sub>. <bold>(A)</bold> Without considering transverse end effect. <bold>(B)</bold> Considering transverse end effect.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>The distribution of the magnetic field amplitude &#x7c;<italic>B</italic>
<sub>y</sub>&#x7c; considering the end effect for different slip differences. <bold>(A)</bold> Longitudinal end effect. <bold>(B)</bold> Transverse end effect.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g006.tif"/>
</fig>
<p>When the end effects are not considered, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>, the magnetic field is a sine wave that propagates along the flow direction <italic>x</italic>, whose speed is 2<italic>f&#x3c4;</italic>. In addition, it can be seen from <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 20</xref> that <italic>B</italic>
<sub>y</sub> at this time is only related to the structural parameters and operating conditions of the pump, but not to the position in the lateral direction <italic>z</italic>.</p>
<p>After considering the influence of the inlet and outlet longitudinal end effect components <italic>B</italic>
<sub>y1</sub> and <italic>B</italic>
<sub>y3</sub>, the distribution of the air gap magnetic field is shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4B</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6A</xref>. In the figure, &#x7c;<italic>B</italic>
<sub>y1</sub>&#x7c; and &#x7c;<italic>B</italic>
<sub>y3</sub>&#x7c; are the amplitude of the attenuation magnetic field of the inlet and outlet end effect, respectively, and &#x7c;<italic>B</italic>
<sub>y2</sub>&#x7c; is the amplitude of the synthetic magnetic field in the coupling region II. It is obvious that the air gap magnetic field in the coupling region II is distorted after considering the longitudinal end effect. The magnetic field is weakened on the whole near the entrance region I, while the magnetic field shows a trend of first decreasing and then increasing near the exit region III, and the peak appears at the interface of region I and II. Moreover, in region II and III, the amplitude of the magnetic field increases obviously with the decrease of the slip, while this change is not obvious in region I.</p>
<p>When only transverse end effect is considered, the distribution of the magnetic field in the coupling region of FLIP is shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref> for different slip differences. Similar to the slip characteristics of the pump when only the longitudinal end effect is considered, the amplitude of the air gap magnetic field increases with the decrease of the slip, but the change is not large. This is because the lateral end effect is caused by the lateral breaking of the stator core, so its influence on the air gap magnetic field generation is mainly related to the pump geometry and operating conditions. The longitudinal end effect is not only related to the breakage of the core in the longitudinal direction, but also to the inflow and outflow of the liquid metal. Therefore, the amplitude of the air gap magnetic field considering the longitudinal end effect is much more sensitive to the change of the flow rate.</p>
</sec>
<sec id="s3-3-2">
<title>3.3.2 Pressure and energy conversion efficiency</title>
<p>In <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Sections 3.1</xref>, <xref ref-type="sec" rid="s3-2">3.2</xref>, the expressions of the magnetic field, electric field and the line current density in each direction of the FLIP have been given when the two end effects are considered respectively. Therefore, it is easy to further calculate the head and efficiency of the FLIP at different currents. When the access phase voltages are 200&#xa0;V, 150&#xa0;V, and 100&#xa0;V, the corresponding phase currents measured are 10.5 A, 7.8 A, and 5.6A, respectively.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7A, B</xref> show the flow-head characteristic curve and flow-efficiency characteristic curve of the FLIP when the longitudinal end effect is considered alone. <xref ref-type="fig" rid="F8">Figures 8A, B</xref> show the flow-head characteristic curve and flow-efficiency characteristic curve, respectively, when the transverse end effect is considered alone.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Comparison between calculated and experimental values of longitudinal end effect model. <bold>(A)</bold> &#x394;P-Q <bold>(B)</bold> &#x3b7;-Q.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g007.tif"/>
</fig>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Comparison between calculated and experimental values of transverse end effect model. <bold>(A)</bold> &#x394;P-Q <bold>(B)</bold> &#x3b7;-Q.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g008.tif"/>
</fig>
<p>As can be seen in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>, considering longitudinal alone, the calculated results of the head and efficiency are significantly higher than the experimental values. The average error of head is 40.91% and the average error of efficiency is 55.01%. From <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, considering transverse end effect alone, the average error is 13% for head and 14% for efficiency. Comparing <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>, it can be found that the accuracy of the transverse end effect model is significantly higher than the longitudinal end effect model. This indicates that the transverse end effect has a greater impact on the performance of FLIPs than the longitudinal end effect. In addition, the error levels of both models increase with the flow velocity. This is partly because at high Reynolds numbers the magnetic field exerts extra drag on the flowing liquid metal, thereby suppressing turbulence, which is partly attributed to MHD effect (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Rao and Sankar, 2011</xref>). Therefore, when the flow rate is high, the actual resistance is greater than the theoretical calculation value, and the experimental value of the head is also lower than the theoretical calculation value.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Equivalent circuit model considering end effects</title>
<p>It can be seen from <xref ref-type="sec" rid="s3-3">Section 3.3</xref> that the head and energy conversion efficiency of the FLIP cannot be accurately calculated when considering the longitudinal end effect alone and the transverse end effect alone. In order to comprehensively consider the two end effects, in this section, an equivalent circuit model of the FLIP is developed based on the mathematical analysis of the end effects in <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>, <xref ref-type="sec" rid="s3-2">3.2</xref>. In the equivalent circuit model, the longitudinal end effect correction factor <italic>K</italic> and the transverse end effect correction factor <italic>C</italic> are used to represent the influence of the two end effects on each impedance. The equivalent circuit model can be used for both current and voltage source supply. The specific structure of the model is shown in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Schematic diagram of equivalent circuit model of FLIP.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g009.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>, on the primary section, <italic>R</italic>
<sub>1</sub> is the ideal equivalent resistance of the primary winding (&#x3a9;), <italic>X</italic>
<sub>1</sub> is the ideal leakage reactance of the primary winding (&#x3a9;), <italic>U</italic>
<sub>1</sub> is the winding phase voltage (V), <italic>I</italic>
<sub>1</sub> is the winding phase current (A). On the second section, <italic>R</italic>
<sub>w</sub> is the ideal equivalent resistance of wall and short circuit strips (&#x3a9;), <italic>R</italic>
<sub>f</sub> is the ideal equivalent resistance of liquid metal (&#x3a9;), <italic>X</italic>
<sub>m</sub> is the ideal magnetizing reactance (&#x3a9;), <italic>I</italic>
<sub>m</sub> is the magnetizing current (A), <italic>I</italic>
<sub>w</sub> is the total induced current in the wall and short-circuit strips (A), <italic>I</italic>
<sub>f</sub> is the induced current in the liquid metal (A). <italic>K</italic>, <italic>C</italic> are the longitudinal and transverse end-effect correction factors corresponding to each resistance, respectively. The ideal Impedance parameters can be written as<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mtext>cp</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.58</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>sf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>L</italic>
<sub>cp</sub> is the stator winding average half-turn length (m), <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>c</sub> is the conductivity of the wire (S/m), <italic>S</italic>
<sub>c</sub> is the cross-sectional area of the wire (m<sup>2</sup>), <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>s</sub> is the slot leakage resistance factor, <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>t</sub> is the tooth end leakage resistance coefficient, <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>e</sub> is the leakage reactance coefficient at the end of the primary winding, <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>d</sub> is the harmonic leakage reactance coefficient.</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Derivation of the longitudinal end effect coefficient</title>
<p>Based on the analytical model in <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>, the total complex power <italic>S</italic>
<sub>i1</sub> transferred from the primary to the secondary and the air gap can be divided into three parts. The complex power <italic>S</italic>
<sub>i2</sub> generated by the equivalent current layer <italic>j</italic>
<sub>s</sub> in the coupling area II, the complex power <italic>S</italic>
<sub>ik1</sub> and <italic>S</italic>
<sub>ik3</sub> generated by the equivalent virtual current layer in the upstream area I of the inlet and the downstream area III of the outlet. The three-part complex power can be written as<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ik</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ik</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ik</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ik</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, the total complex power <italic>S</italic>
<sub>i1</sub> can be written as<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ik</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ik</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The secondary induced electromotive force (EMF) <italic>E</italic>
<sub>1</sub> can be calculated using <xref ref-type="disp-formula" rid="e47">Equation 28</xref>.<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, the excitation reactance <italic>X</italic>&#x341;<sub>m</sub> considering the longitudinal end effect can be calculated using the total reactive power of the primary input secondary:<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <italic>X</italic>
<sub>m</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">Equation 27</xref> and <italic>X</italic>
<sup>&#x341;</sup>
<sub>m</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e49">Equation 29</xref>, the correction factor <italic>K</italic>
<sub>x</sub> for the excitation reactance considering the longitudinal end effect can be written as<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The Joule heat <italic>P</italic>
<sub>w</sub> of the upper half of the pump ditch pipe can be calculated using the wall eddy current <italic>j</italic>
<sub>w</sub>:<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The wall resistance <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and correction factor <italic>K</italic>
<sub>w</sub>(s) considering the longitudinal end effect can be written as<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The power of liquid metal is mainly divided into mechanical power <italic>P</italic>
<sub>mec</sub> and thermal power <italic>P</italic>
<sub>rf</sub>. The calculation of <italic>P</italic>
<sub>rf</sub> is similar to the Joule heat of the wall in <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Equation 30</xref>.<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x399;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the pump communication channel, the Lorentz force generated by the interaction of the magnetic field and the induced eddy current is the only driving force for the liquid metal. The time-averaged electromagnetic force density <italic>f</italic>
<sub>em</sub>(<italic>x</italic>) can be written as<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>f</italic>
<sub>em1</sub>(<italic>x</italic>), <italic>f</italic>
<sub>em2</sub>(<italic>x</italic>), <italic>f</italic>
<sub>em3</sub>(<italic>x</italic>) are the time-averaged electromagnetic force densities in regions I, II, III, respectively.<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The electromagnetic pressure difference between the inlet and outlet &#x394;<italic>P</italic>
<sub>em</sub> can be obtained by integrating the electromagnetic force along the flow direction <italic>x</italic>:<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The mechanical power <italic>P</italic>
<sub>mec</sub> of the planar electromagnetic pump considering the longitudinal end effect can be written as<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The total impedance of the liquid metal series branch can be written as<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The current <italic>I</italic>
<sub>f</sub> of the liquid metal branch can be obtained according to Ohm&#x2019;s law:<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">Equations 31</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">34</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e59">36</xref>, the equivalent resistance <italic>R&#x341;</italic>
<sub>fmec</sub>, <italic>R&#x341;</italic>
<sub>f&#x394;</sub> and correction factors <italic>K</italic>
<sub>fmec</sub>(<italic>s</italic>), <italic>K</italic>
<sub>f&#x394;</sub>(<italic>s</italic>) for the thermal and mechanical power of the liquid metal considering the longitudinal end effect can be written as, respectively<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Derivation of transverse end effect coefficients</title>
<p>Let the magnetic flux at each pole be <italic>&#x3d5;</italic>(<italic>t</italic>), which can be written in the following form:<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The instantaneous value <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the single-side primary per-phase potential can be written as<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The total induced EMF <italic>E</italic>
<sub>1</sub> in the non-magnetically conductive air gap in <xref ref-type="disp-formula" rid="e63">Equation 37</xref> can be written as<disp-formula id="e64">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, the complex power <italic>S</italic>
<sub>i1</sub> of the secondary considering the transverse end effect can be obtained as<disp-formula id="e65">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, the excitation reactance <italic>X</italic>&#x2dd;<sub>m</sub> and its correction factor <italic>C</italic>
<sub>x</sub> considering the transverse end effect can be written as<disp-formula id="e66">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The Joule heat generated by the eddy current effect of the short circuit strip is included in the wall Joule heat, and the total Joule heat <italic>P</italic>
<sub>w</sub> of the upper half of the pipe can be written as<disp-formula id="e67">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where,<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The wall resistance <italic>R</italic>&#x2dd;<sub>w</sub> considering transverse end effects and the corresponding correction factor <italic>C</italic>
<sub>w</sub>(<italic>s</italic>) can be written as<disp-formula id="e68">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The liquid metal induced eddy Joule heating <italic>P</italic>
<sub>rf</sub> in the upper half of the inner region I can be expressed as<disp-formula id="e69">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>fs</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fx</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fx</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fz</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fz</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The electromagnetic differential pressure &#x394;<italic>P</italic>
<sub>em</sub> and mechanical power <italic>P</italic>
<sub>mec</sub> of the planar electromagnetic pump can be calculated as<disp-formula id="e70">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>fz</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e71">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The liquid metal branch resistance (<italic>R</italic>
<sub>f</sub>/<italic>s</italic>)&#x2dd; and branch current RMS &#x7c;<italic>I</italic>
<sub>f</sub>&#x7c; considering the lateral end effect can be expressed as<disp-formula id="e72">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e73">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Similar to the longitudinal end effect, the resistance <italic>R</italic>&#x2dd;<sub>fmec</sub>, <italic>R</italic>&#x2dd;<sub>f&#x394;</sub> corresponding to the mechanical and thermal power of the liquid metal considering the transverse end effect, and its corresponding correction factor <italic>C</italic>
<sub>fmec</sub>(<italic>s</italic>), <italic>C</italic>
<sub>f&#x394;</sub>(<italic>s</italic>) can be expressed as<disp-formula id="e74">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e75">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Calculation of the main characteristic parameters</title>
<p>Based on the longitudinal end effect correction factor <italic>K</italic>(<italic>s</italic>) and transverse end effect correction factor <italic>C</italic>(<italic>s</italic>) for each impedance obtained in <xref ref-type="sec" rid="s4-1">Sections 4.1</xref>, <xref ref-type="sec" rid="s4-2">4.2</xref>, each impedance value considering the two end effects can be expressed as<disp-formula id="e76">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e77">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e78">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e79">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The excitation branch and the secondary total impedance can be expressed as<disp-formula id="e80">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The total voltage segment input impedance <italic>Z</italic>
<sub>i</sub> can be written as<disp-formula id="e81">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>jX</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>If the voltage is known, the stator phase current <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the secondary induced electromotive force <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be obtained as<disp-formula id="e82">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The branch currents <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be written as, respectively<disp-formula id="e83">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The total complex power <italic>S</italic>
<sub>i</sub> of the single-side winding input can be written as<disp-formula id="e84">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>jQ</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>P</italic>
<sub>i</sub> and <italic>Q</italic>
<sub>i</sub> are the total active and reactive power, respectively.<disp-formula id="e85">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rw</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e86">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>P</italic>
<sub>r1</sub> is the Joule heating of the one-sided winding, <italic>P</italic>
<sub>rw</sub> is the Joule heat of the upper half of the wall and the short-circuit strip, <italic>P</italic>
<sub>rf</sub> is the liquid metal Joule heat of the upper half, <italic>P</italic>
<sub>mec</sub> is half of the total mechanical power of the liquid metal.</p>
<p>The current of each branch has been derived in <xref ref-type="disp-formula" rid="e82">Equations 38</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e83">39</xref>, so the specific expression of the power of each part can be easily derived according to the equivalent circuit model.<disp-formula id="e87">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rw</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>rf</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>fmec</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From the mechanical power <italic>P</italic>
<sub>mec</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e87">Equation 41</xref>, the electromagnetic pressure difference &#x394;<italic>P</italic>
<sub>em</sub> of the electromagnetic pump can be obtained as<disp-formula id="e88">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>mec</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The Darcy-Weisbach formula is adopted for calculating the frictional loss &#x394;<italic>P</italic>
<sub>m</sub> of liquid metal in rectangular pump groove. When the flow regime of the liquid metal is turbulent (Re &#x3e; 2,320), the explicit form of the Colebrook-White equation (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Fang et al., 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B10">Hafsi, 2021</xref>) is used to solve the resistance coefficient &#x3bb;.<disp-formula id="e89">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>64</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;Re</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>2320</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.613</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.234</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1.1007</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>60.525</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mn>1.1105</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>56.291</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mn>1.0712</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mn>3000</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>l</italic> is the length of the pipe (m), <italic>d</italic> is the feature size (m), <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>f</sub> is the fluid density (kg/m<sup>3</sup>), <italic>v</italic>
<sub>f</sub> is the average velocity in the fluid tube (m/s), Re &#x3d; <italic>&#x3bd;</italic>
<sub>f</sub> <italic>D</italic>
<sub>h</sub>/<italic>&#x3bd;</italic> is the Reynolds number of the liquid metal, <italic>D</italic>
<sub>h</sub> is the equivalent diameter of the rectangular flow channel (m), <italic>&#x3bd;</italic> is the kinematic viscosity (m<sup>2</sup>/s), &#x394; is the absolute roughness (m).</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e88">Equations 42</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e89">43</xref>, the head of the planar electromagnetic pump &#x394;<italic>P</italic>
<sub>d</sub> can be obtained as<disp-formula id="e90">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>em</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The power factor cos<italic>&#x3c6;</italic> can be written as<disp-formula id="e91">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e85">Equations 40</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e90">44</xref>, the energy conversion efficiency <italic>&#x3b7;</italic> of the FLIP can be calculated as<disp-formula id="e92">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4-4">
<title>4.4 Results and discussion</title>
<p>In this section, the accuracy and applicability of all equations of the established equivalent circuit model is checked by means of two sets of experimental data: a) Variable voltage condition and b) Variable temperature condition.</p>
<sec id="s4-4-1">
<title>4.4.1 Variable voltage condition</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> shows the comparison of the calculated and experimental values of head and hydraulic efficiency of the equivalent circuit model under the condition of voltage source supply, which corresponds to <xref ref-type="sec" rid="s4-3">Section 4.3</xref>.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Comparison of the calculated and experimental values of the equivalent circuit model under the voltage power supply condition. <bold>(A)</bold> &#x394;P-Q <bold>(B)</bold> &#x3b7;-Q.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g010.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e55">Equations 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e56">33</xref>, the calculation of the electromagnetic pressure difference is related to the magnitude of magnetic field amplitude. From the analysis in <xref ref-type="sec" rid="s3-3-1">Section 3.3.1</xref>, it can be known that the longitudinal and transverse end effects will inhibit the magnetic field and reduce the magnetic field amplitude. Therefore, Comparing <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F10">10</xref>, the error level and magnitude of the head and energy conversion efficiency calculation results of the equivalent circuit model, consider two end effects, is significantly lower than that of the results when considering only one end effect. The average error of head is 5.38%, and the average error of energy conversion efficiency is 7.91%. Similar to considering one end effect alone, the equivalent circuit model also shows that the head calculation error of the pump is large at high flow rates and voltage. In addition, the energy conversion efficiency of FLIP increases significantly with the increase of the voltage.</p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F10">Figures 10A, B</xref>, at low flow rates, the pressure difference of FLIPs is large but the energy conversion efficiency is small. At high flow rates, both the effective differential pressure and the energy conversion efficiency of FLIPs are at a low level. At moderate flow rates, the energy conversion efficiency of FLIPs reaches a maximum while the differential pressure is maintained at a relatively high level. This means that FLIPs are more suitable to operate in moderate flow and differential pressure ranges.</p>
</sec>
<sec id="s4-4-2">
<title>4.4.2 Variable temperature condition</title>
<p>In the design of electromagnetic pumps, it is often necessary to determine an optimal operating temperature in order to maximize the head and energy conversion efficiency. All the calculation results presented in <xref ref-type="sec" rid="s3-3-2">Section 3.3.2</xref> were obtained under constant temperature conditions. This section aims to further validate the performance of the equivalent circuit model at different temperatures using a new set of experimental data from a FLIP, and discuss the impact of temperature on its operational performance. All experimental data provided are non-dimensional.</p>
<p>Since the energy conversion process of FLIP mainly occurs in the air gap, the thickness of the air gap has a great influence on the performance of induction pumps. And the air gap is a small quantity, when the temperature changes greatly due to the thermal expansion of the stator core, the thickness will change significantly. This part of the error can be eliminated by introducing an air gap thickness <italic>g</italic>
<sub>e</sub>(<italic>t</italic>) that varies with temperature <italic>t</italic>.<disp-formula id="e93">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Where, <italic>d</italic>
<sub>c</sub> is the thickness of the stator core (m), &#x394;<italic>T</italic> is the temperature rise (K), <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub> is the linear thermal expansion rate of the stator core (1/K).</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> illustrates the comparison between the head and efficiency results calculated by the equivalent circuit model after correcting the air gap and the experimental values at different temperatures. &#x394;<italic>P</italic>
<sub>0</sub> and <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the maximum value of the pump head and energy conversion efficiency under three temperature operating conditions, respectively.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Comparison of the calculated and experimental values of the equivalent circuit model at different temperatures. <bold>(A)</bold> &#x394;P-Q (Low temperature), <bold>(B)</bold> &#x3b7;-Q (Low temperature), <bold>(C)</bold> &#x394;P-Q (Medium temperature), <bold>(D)</bold> &#x3b7;-Q (Medium temperature), <bold>(E)</bold> &#x394;P-Q (High temperature) <bold>(F)</bold> &#x3b7;-Q (High temperature).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fnuen-04-1503618-g011.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>, without considering thermal expansion, the calculated results of the analytical model head are basically consistent with the experimental data at low temperature, and the error level of the head increases significantly with the increase of temperature. After considering the thermal expansion, the average error of head is 4.78% and the average error of efficiency is 6.91% at low temperature. At medium temperature, the average error of head is 10.82% and the average error of efficiency is 12.13%. At high temperature, the average error of head is 10.36%, and the average error of efficiency is 7.95%.</p>
<p>The calculated results of the head and efficiency of the equivalent circuit model considering thermal expansion are in good agreement with the experimental values, and the accuracy is higher at low temperatures. In addition, the energy conversion efficiency of FLIP may deteriorate when the operating temperature is high. This may mean that FLIP is more suitable for operation at relatively low temperatures on the premise that the liquid metal does not undergo phase transition. In general, the equivalent circuit model considering thermal expansion can accurately predict the working performance of FLIP at different operating temperatures.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>Based on the mathematical analysis of the two end effects, the magnetic fields of FLIP considering the influence of two end effects are analyzed, respectively. Furthermore, the performance of FLIP is calculated when the longitudinal and transverse end effects are considered separately. It is found that the analytical model considering only one type of end effect cannot accurately calculate the head and energy conversion efficiency. In view of this point, an equivalent circuit model of FLIP is proposed to comprehensively consider the longitudinal and transverse end effects. Finally, the calculated results under different voltages and operating temperatures are compared with the experimental data to validate the accuracy of the equivalent circuit model. The conclusions obtained in this paper are summarized as follows.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1) The magnetic field will be distorted due to the longitudinal and transverse end effects, which will reduce the head and energy conversion efficiency of FLIP. The performance of FLIP cannot be accurately calculated by only considering the influence of one end effect.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2) The calculated results of the established equivalent circuit model at different voltages are in good agreement with the open experimental data. The average error of head is 5.38%, and the average error of energy conversion efficiency is 7.91%.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3) When thermal effects are not considered, the calculated results of the equivalent circuit model at high temperature are significantly lower than the experimental values. After considering the thermal expansion of the core, the average error of the head under three temperature conditions is 8.65%, and the average error of the energy conversion efficiency is 9.80%. This indicates that the equivalent circuit model after considering the thermal effect can accurately calculate the performance of FLIP at different operating temperatures.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/<xref ref-type="sec" rid="s12">Supplementary Material</xref>, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>MD: Funding acquisition, Methodology, Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. CY: Conceptualization, Data curation, Software, Writing&#x2013;review and editing. YB: Conceptualization, Data curation, Software, Writing&#x2013;review and editing. KB: Project administration, Resources, Writing&#x2013;review and editing. XY: Supervision, Visualization, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that no financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
<p>The author(s) declared that they were an editorial board member of Frontiers, at the time of submission. This had no impact on the peer review process and the final decision</p>
</sec>
<sec sec-type="ai-statement" id="s10">
<title>Generative AI statement</title>
<p>The author(s) declare that no Generative AI was used in the creation of this manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s12">
<title>Supplementary material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnuen.2025.1503618/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnuen.2025.1503618/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="DataSheet1.docx" id="SM1" mimetype="application/docx" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Amiri</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mendrela</surname>
<given-names>E. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>A novel equivalent circuit model of linear induction motors considering static and dynamic end effects</article-title>. <source>IEEE Trans. Magnetics</source> <volume>50</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>120</fpage>&#x2013;<lpage>128</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TMAG.2013.2285222</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>R. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tessier</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <source>Handbook of electromagnetic pump technology</source>. <publisher-name>Elsevier</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bluhm</surname>
<given-names>D. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fisher</surname>
<given-names>R. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nilsson</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1964</year>). <article-title>Design and operation of a flat linear induction pump</article-title>. <comment>Report</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2172/4677859</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cong</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>3D topology optimization design of air natural convection heat transfer fins</article-title>. <source>Nucl. Eng. Des.</source> <volume>429</volume>, <fpage>113623</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nucengdes.2024.113623</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>3D simulation of plane induction electromagnetic pump for the supply of liquid Al&#x2013;Si alloys during casting</article-title>. <source>J. Mater. Process. Technol.</source> <volume>213</volume>(<issue>8</issue>), <fpage>1426</fpage>&#x2013;<lpage>1432</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmatprotec.2013.03.006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dronnik</surname>
<given-names>L. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reutskij</surname>
<given-names>S. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ehl&#x27;Kin</surname>
<given-names>A. I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1979</year>). <article-title>Simultaneous calculation of the transverse and longitudinal fringe effects in the channel of a plane induction-type MHD pump</article-title>. <source>Magnetohydrodynamics</source> <volume>1979</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>69</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duncan</surname>
<given-names>and J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1983</year>). &#x201c;<article-title>Linear induction motor-equivalent-circuit model</article-title>,&#x201d; in <source>Electric power applications iee proceedings B</source>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>New correlations of single-phase friction factor for turbulent pipe flow and evaluation of existing single-phase friction factor correlations</article-title>. <source>Nucl. Eng. Des.</source> <volume>241</volume>(<issue>3</issue>), <fpage>897</fpage>&#x2013;<lpage>902</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nucengdes.2010.12.019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gnanasekaran</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Thermophysical and nuclear properties of liquid metal coolants</article-title>. <source>Science and Technology of Liquid Metal Coolants in Nuclear Engineering</source> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>101</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/B978-0-323-95145-6.00003-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hafsi</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Accurate explicit analytical solution for Colebrook-White equation</article-title>. <source>Mech. Res. Commun.</source> <volume>111</volume>, <fpage>103646</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mechrescom.2020.103646</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hasani</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Irani Rahaghi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>The optimization of an electromagnetic vibration energy harvester based on developed electromagnetic damping models</article-title>. <source>Energy Convers. Manag.</source> <volume>254</volume>, <fpage>115271</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enconman.2022.115271</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Numerical study on surface corrosion deposition of fuel elements and its influence on flow heat transfer</article-title>. <source>Ann. Nucl. Energy</source> <volume>201</volume>, <fpage>110458</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anucene.2024.110458</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>Numerical study of heat transfer and pressure drop characteristics in helical tubes based on OpenFOAM</article-title>. <source>Ann. Nucl. Energy</source> <volume>210</volume>, <fpage>110889</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anucene.2024.110889</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kahourzade</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahmoudi</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Roshandel</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Optimal design of Axial-Flux Induction Motors based on an improved analytical model</article-title>. <source>Energy</source> <volume>237</volume>, <fpage>121552</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2021.121552</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kortas</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sakly</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mimouni</surname>
<given-names>M. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Analytical solution of optimized energy consumption of Double Star Induction Motor operating in transient regime using a Hamilton&#x2013;Jacobi&#x2013;Bellman equation</article-title>. <source>Energy</source> <volume>89</volume>, <fpage>55</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2015.07.035</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ku</surname>
<given-names>Y. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985</year>). <source>Electric machinery: A. E. Fitzgerald, charles kingsley, jr. and stephen D. Umans. 571 pages, diagrams, illustr.</source> <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>McGraw-Hill Book Company</publisher-name>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0016-0032(85)90014-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H. J. Y. Y. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Calculation of electromagnetic characteristics of planar induction electromagnetic pump with conductive tube wall</article-title>. <source>Spec. Electr. Mach.</source> <volume>51</volume> (<issue>08</issue>), <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.20026/j.cnki.ssemj.2023.0099</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lo Pinto</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Defrasne</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rey</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Talluau</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verdelli</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Performance evaluation of a high flow rate annular linear induction pump using a simple equivalent circuit model taking into account dynamic end effects</article-title>. <source>Ann. Nucl. Energy</source> <volume>194</volume>, <fpage>110121</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anucene.2023.110121</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>W. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Research on longitudinal end effect of high speed long primary double-sided linear induction motor</article-title>. <source>Lin. Ind. Mo.</source> <volume>28</volume>, <fpage>73</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Naderi</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Heidary</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vahedi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Performance analysis of ladder-secondary-linear induction motor with two different secondary types using Magnetic Equivalent Circuit</article-title>. <source>ISA Trans.</source> <volume>103</volume>, <fpage>355</fpage>&#x2013;<lpage>365</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.isatra.2020.03.013</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1964</year>). <source>Liquid metal electromagnetic pump</source>. <publisher-loc>Beijing</publisher-loc>: <publisher-name>China Science Publishing and Media Ltd</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rao</surname>
<given-names>J. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sankar</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Numerical simulation of MHD effects on convective heat transfer characteristics of flow of liquid metal in annular tube</article-title>. <source>Fusion Eng. Des.</source> <volume>86</volume>(<issue>2</issue>), <fpage>183</fpage>&#x2013;<lpage>191</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.fusengdes.2010.11.009</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sharma</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Krishnakumar</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chandramouli</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nashine</surname>
<given-names>B. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mani</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Performance evaluation of a low flow rate annular linear induction pump</article-title>. <source>Ann. Nucl. Energy</source> <volume>132</volume>, <fpage>299</fpage>&#x2013;<lpage>310</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anucene.2019.04.045</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Smolyanov</surname>
<given-names>I. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Karban</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). &#x201c;<article-title>Optimal design of MHD pump</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2018 ELEKTRO</conf-name>, <conf-loc>Mikulov, Czech Republic</conf-loc>, <conf-date>2018</conf-date>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ELEKTRO.2018.8398325</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Uskov</surname>
<given-names>I. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shvidkiy</surname>
<given-names>E. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sarapulov</surname>
<given-names>S. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bychkov</surname>
<given-names>S. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tarasov</surname>
<given-names>F. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). &#x201c;<article-title>Induction MHD-pump with single-plane concentric winding</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2016 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW)</conf-name>, <conf-date>2-3 Feb. 2016</conf-date>, <fpage>723</fpage>&#x2013;<lpage>728</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/eiconrusnw.2016.7448283</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Experimental study and optimized design on electromagnetic pump for liquid sodium</article-title>. <source>Ann. Nucl. Energy</source> <volume>124</volume>, <fpage>426</fpage>&#x2013;<lpage>440</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anucene.2018.10.015</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lv</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Analytical modeling and experimental verification of a multi-DOF spherical pendulum electromagnetic energy harvester</article-title>. <source>Energy</source> <volume>286</volume>, <fpage>129428</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2023.129428</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duan</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Filtration performance and hydraulic characteristic analysis on the bottom nozzle in a fuel assembly of a nuclear energy system</article-title>. <source>Phys. Fluids</source> <volume>36</volume>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0238069</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>York</surname>
<given-names>T. M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Two-dimensional analytical investigation into energy conversion and efficiency maximization of magnetohydrodynamic swirling flow actuators</article-title>. <source>Energy</source> <volume>209</volume>, <fpage>118479</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2020.118479</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>One dimensional analytical model considering end effects for analysis of electromagnetic pressure characteristics of annular linear induction electromagnetic pump</article-title>. <source>Ann. Nucl. Energy</source> <volume>165</volume>, <fpage>108766</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anucene.2021.108766</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dou</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Mechanisms of energy conversion in induction magnetohydrodynamic pumps for transporting conducting liquids</article-title>. <source>Energy</source> <volume>244</volume>, <fpage>123157</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2022.123157</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>