搜索基于磁流體MHD的FLUENT-Maxwell集成耦合開發(fā)
2017-07-13 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
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(tài)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(chǎn)生感應電流;這一電流與磁場相互作用產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)常發(fā)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(tài)包層中的液態(tài)金屬或熔鹽;冶金工業(yè)鋼水鑄造過程;船舶推進器和磁流體發(fā)電裝置;化學工業(yè)中的電解液;醫(yī)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(yè)發(fā)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(chǎn)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(yè)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(guī)則磁場的加載能力,通過交直流電場或者Patch等形式實現(xiàn)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(shù)據(jù)輸出,存儲格式變換,數(shù)據(jù)導入,UDF編程等等一系列的數(shù)據(jù)加工和處理過程,這種方法費時費力并且手工操作不規(guī)范,容易出錯。
本工具模塊的出發(fā)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(fā),形成自動化的Maxwell到FLUENT的磁場耦合分析專用工具,通過規(guī)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(fā)工作主要集中在FLUENT UDF編程,數(shù)據(jù)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(xiàn)的主要功能有:
(1)輸出FLUENT流體域網(wǎng)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(yōu)勢在于:
(1)友好明確的集成操作界面
(2)將磁場區(qū)域與磁流體區(qū)域在網(wǎng)格層面嚴格對應,精度高
(3)支持結構化、非結構化網(wǎng)格及混合網(wǎng)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(jù)用戶工程實際的需要,進一步拓展開發(fā)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(shù)據(jù)抽取,數(shù)據(jù)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(fā)項目合作,計算咨詢服務,專題培訓,聯(lián)合開發(fā)等等。
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