搜索基于磁流體MHD的FLUENT-Maxwell集成耦合開發
2017-07-13 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
磁流體動力學(Magneto Hydro Dynamics,MHD)是流體動力學一個較新的重要分支。其研究內容是導電流體(等離子體、液態金屬或電解液等)在磁場中流動時導電流體與電磁場之間的相互作用。當導電流體在垂直磁場內流動時,會感應出電場,在流體內產生感應電流;這一電流與磁場相互作用產生作用在流體上的洛倫茲力,進而影響流動及其他性能。磁場既可以是外加磁場,也可以是感應電流產生的感應磁場,因而涉及兩個磁場的耦合問題。
MHD效應在自然界里經常發生并被人類廣泛應用,如在太陽內部、地球內部和電離層中、恒星及其大氣層中都存在MHD效應;熱核聚變反應堆中的高溫等離子體及液態包層中的液態金屬或熔鹽;冶金工業鋼水鑄造過程;船舶推進器和磁流體發電裝置;化學工業中的電解液;醫療領域納米磁粒子定向打靶;磁流體密封,磁流體潤滑等等諸多科研和工業發展領域都存在著廣泛的磁流體應用。
ANSYS Maxwell定位于高級磁場分析求解器,可用于電機、作動器、電感、變壓器等各種機電產品的電磁場分析。ANSYS FLUENT定位于高級流體動力學求解器,里面包含了豐富的物理模型,可以求解工業應用中的流動、傳熱、燃燒、相變等問題。FLUENT MHD是FLUENT眾多附加模塊之一,用于跟磁流體相關的物理問題設定,數據導入等操作設置。
Maxwell與FLUENT的耦合涉及熱耦合和磁耦合兩大類,熱耦合可以通過EM Mapping等形式實現損耗的加載。在磁場加載的問題上,一方面,FLUENT本身具備一些規則磁場的加載能力,通過交直流電場或者Patch等形式實現初始磁場或者運動磁場的加載;其二,FLUENT能夠直接讀入*.mag格式的磁場文件;其三,對于Maxwell磁場的加載,則需要借助于格式轉換等思路來完成,涉及數據輸出,存儲格式變換,數據導入,UDF編程等等一系列的數據加工和處理過程,這種方法費時費力并且手工操作不規范,容易出錯。
本工具模塊的出發點就是針對用戶目前軟件使用中的困難,通過基于JAVA,C#,Matlab,Excel等成熟工具的集成開發,形成自動化的Maxwell到FLUENT的磁場耦合分析專用工具,通過規范化集成封裝形成用戶友好的操作界面,提高工作效率。開發工作主要集中在FLUENT UDF編程,數據格式轉換,流程自動化集成等方面。
本工具模塊目前能夠實現的主要功能有:
(1)輸出FLUENT流體域網格為特定格式文件
(2)從Maxwell里面導出計算結果磁場文件
(3)磁場文件格式變換及預處理
(4)預處理后的磁場文件導入FLUENT
本工具模塊的優勢在于:
(1)友好明確的集成操作界面
(2)將磁場區域與磁流體區域在網格層面嚴格對應,精度高
(3)支持結構化、非結構化網格及混合網格
(4)允許用戶調整磁場導出的插值精度和文件大小
(5)版本兼容能力強,外部獨立插件式運行
(6)具備全自動化和半自動化兩種模式,操作靈活,使用方便
另外,本工具模塊還可以根據用戶工程實際的需要,進一步拓展開發定制化的電場/磁場以及各種特定的電/磁邊界條件,顆粒耦合運動條件,后處理特定數據抽取,數據輕量化處理等等。還可以進一步拓展其他磁場計算軟件與FLUENT之間的耦合集成過程。
歡迎廣大用戶基于磁流體MHD的FLUENT-Maxwell集成耦合工具,與我們開展開發項目合作,計算咨詢服務,專題培訓,聯合開發等等。
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