本文利用简单案例描述通道内受磁场洛伦兹力影响的导电流体运动仿真过程。

1 问题描述

如下图所示，流体通道几何尺寸为。施加Y方向磁场强度B=1.264 T。

液态金属流体材料为镓铟锡()，其密度为6363 kg/m3，运动粘度4.0e-7 m2/s，导电率3.3074e6 S/m，入口速度9.1e-3 m/s，出口采用自由流条件，4个侧壁面为绝缘。

流动雷诺数：

计算过程中采用层流计算。

采用网格尺寸5 mm进行划分，计算网格如图所示。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision方式启动Fluent
• 读取计算网格MHD.msh

2.1 启用MHD模型

• 采用TUI命令/define/models/addon-module，选择1加载MHD模型

2.2 修改材料参数

• 如下图所示修改air的材料属性，改变其名称为liquid-metal，设置密度、粘度、电导率等参数

2.3 指定MHD模型

• 双击模型树Models > MHD Model
• 进入Solution Control选项卡，采用默认参数，点击按钮Initialize MHD对MHD模型进行初始化

• 进入Boundary Condition选项卡，指定壁面walls为绝缘壁面

• 进入External Field B0，指定磁场类型为DC Field，设置B0_y Mean为1.264 T

• 点击按钮**Apply External Field…**弹出设置对话框，如下图所示，选中计算区域，点击Apply按钮将磁场数据施加到计算区域上

2.4 设置边界条件

• 指定入口速度0.0091 m/s

• 入口磁通量采用默认设置

• 出口流动边界采用默认设置

• 出口磁通量设置

2.5 计算

• 对计算区域进行初始化

• 指定迭代计算次数开始计算

3 计算结果

• 不考虑MHD模型时的XY面速度场

• 考虑MHD模型时的XY面速度场

• 洛伦兹力沿X轴负方向，与流体流动方向相反

案例相关文件：

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