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(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
磁流體動(dòng)力學(xué)(Magneto Hydro Dynamics,MHD)是流體動(dòng)力學(xué)一個(gè)較新的重要分支。其研究?jī)?nèi)容是導(dǎo)電流體(等離子體、液態(tài)金屬或電解液等)在磁場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)導(dǎo)電流體與電磁場(chǎng)之間的相互作用。當(dāng)導(dǎo)電流體在垂直磁場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)時(shí),會(huì)感應(yīng)出電場(chǎng),在流體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流;這一電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生作用在流體上的洛倫茲力,進(jìn)而影響流動(dòng)及其他性能。磁場(chǎng)既可以是外加磁場(chǎng),也可以是感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng),因而涉及兩個(gè)磁場(chǎng)的耦合問(wèn)題。
MHD效應(yīng)在自然界里經(jīng)常發(fā)生并被人類廣泛應(yīng)用,如在太陽(yáng)內(nèi)部、地球內(nèi)部和電離層中、恒星及其大氣層中都存在MHD效應(yīng);熱核聚變反應(yīng)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(guò)程;船舶推進(jìn)器和磁流體發(fā)電裝置;化學(xué)工業(yè)中的電解液;醫(yī)療領(lǐng)域納米磁粒子定向打靶;磁流體密封,磁流體潤(rùn)滑等等諸多科研和工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域都存在著廣泛的磁流體應(yīng)用。
ANSYS Maxwell定位于高級(jí)磁場(chǎng)分析求解器,可用于電機(jī)、作動(dòng)器、電感、變壓器等各種機(jī)電產(chǎn)品的電磁場(chǎng)分析。ANSYS FLUENT定位于高級(jí)流體動(dòng)力學(xué)求解器,里面包含了豐富的物理模型,可以求解工業(yè)應(yīng)用中的流動(dòng)、傳熱、燃燒、相變等問(wèn)題。FLUENT MHD是FLUENT眾多附加模塊之一,用于跟磁流體相關(guān)的物理問(wèn)題設(shè)定,數(shù)據(jù)導(dǎo)入等操作設(shè)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(guò)EM Mapping等形式實(shí)現(xiàn)損耗的加載。在磁場(chǎng)加載的問(wèn)題上,一方面,FLUENT本身具備一些規(guī)則磁場(chǎng)的加載能力,通過(guò)交直流電場(chǎng)或者Patch等形式實(shí)現(xiàn)初始磁場(chǎng)或者運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的加載;其二,FLUENT能夠直接讀入*.mag格式的磁場(chǎng)文件;其三,對(duì)于Maxwell磁場(chǎng)的加載,則需要借助于格式轉(zhuǎn)換等思路來(lái)完成,涉及數(shù)據(jù)輸出,存儲(chǔ)格式變換,數(shù)據(jù)導(dǎo)入,UDF編程等等一系列的數(shù)據(jù)加工和處理過(guò)程,這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力并且手工操作不規(guī)范,容易出錯(cuò)。
本工具模塊的出發(fā)點(diǎn)就是針對(duì)用戶目前軟件使用中的困難,通過(guò)基于JAVA,C#,Matlab,Excel等成熟工具的集成開發(fā),形成自動(dòng)化的Maxwell到FLUENT的磁場(chǎng)耦合分析專用工具,通過(guò)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(zhuǎn)換,流程自動(dòng)化集成等方面。
本工具模塊目前能夠?qū)崿F(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(dǎo)出計(jì)算結(jié)果磁場(chǎng)文件
(3)磁場(chǎng)文件格式變換及預(yù)處理
(4)預(yù)處理后的磁場(chǎng)文件導(dǎo)入FLUENT
本工具模塊的優(yōu)勢(shì)在于:
(1)友好明確的集成操作界面
(2)將磁場(chǎng)區(qū)域與磁流體區(qū)域在網(wǎng)格層面嚴(yán)格對(duì)應(yīng),精度高
(3)支持結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格及混合網(wǎng)格
(4)允許用戶調(diào)整磁場(chǎng)導(dǎo)出的插值精度和文件大小
(5)版本兼容能力強(qiáng),外部獨(dú)立插件式運(yùn)行
(6)具備全自動(dòng)化和半自動(dòng)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(shí)際的需要,進(jìn)一步拓展開發(fā)定制化的電場(chǎng)/磁場(chǎng)以及各種特定的電/磁邊界條件,顆粒耦合運(yùn)動(dòng)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(jìn)一步拓展其他磁場(chǎng)計(jì)算軟件與FLUENT之間的耦合集成過(guò)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(xiàng)目合作,計(jì)算咨詢服務(wù),專題培訓(xùn),聯(lián)合開發(fā)等等。
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