磁流体动力 (MHD) 建模

在涉及导电流体的电磁应用（如熔融金属、电解质和等离子体）中，Simcenter STAR-CCM+ 可以考虑导电流体与磁场之间的相互作用。

导电流体相对于磁场的运动会产生电流密度 JL （请参见 Eqn. (4369)），这将导致流体受到额外的体积力（称为 Lorentz 力）（请参见 Eqn. (4377)）。Simcenter STAR-CCM+ 的磁流体动力模型在流体流求解和电势求解中均考虑这些效应（请参见磁流体力学 (MHD)）。

要定义磁场，可以指定流体区域中的磁通量密度，或者使用某个 Simcenter STAR-CCM+ 磁矢势模型计算磁通量密度。如果分析中的电流密度 JL 引发的磁通量密度可以忽略不计，则第一种方法适用。有关详细信息，请参见单向耦合和双向耦合磁流体动力。

  1. 设置物理连续体之前，准备适用于分析的所需几何、区域、交界面和网格。
    有关这些常规操作的信息，请参见 常规模拟过程。
  2. 创建物理连续体，并将它们分配给相关区域。
  3. 在每个物理连续体中，根据需要激活物理模型。要对导电流体与磁场之间的相互作用建模，需包括以下物理模型：
    组合框 物理模型
    空间 三维或轴对称
    时间 稳态或隐式非稳态
    材料 气体、液体、多相、多组分气体或多组分液体
    流体 任何
    可选模型 电磁
    电磁
    • 要对导电流体与指定的磁通量密度之间的相互作用建模，激活以下模型：
      1. 电动势
      2. 单向耦合磁流体动力
    • 要对导电流体与总磁通量密度（由 Simcenter STAR-CCM+ 计算）之间的相互作用建模，激活以下模型：
      1. 有限体积磁矢势、有限元磁矢势、横向磁势、谐波平衡 Fv 磁矢势或谐波平衡 Fv 横向磁势
      2. 双向耦合磁流体动力
      3. 还可以激活下列可选模型：
        • 涡流抑制 — 忽略涡流对电流密度的贡献。
        • 电动势 — 求解电势，电势也会影响总电流密度。

    有关磁流体动力模型的详细信息（包括关联的场函数和区域设置），请参见单向耦合磁流体动力模型参考和双向耦合磁流体动力模型参考。

使用单向耦合磁流体动力模型时，可以定义相关区域内的磁通量密度：
  1. 展开区域 > [区域] > 物理值节点。
  2. 选择指定的磁通量密度节点，并根据需要指定磁通量密度矢量分布。
  3. 根据需要完成模拟集。此步骤包括定义流体的导电率和（对双向耦合磁流体动力建模时）磁导率。
    有关电流和磁场建模准则，请参见电流建模和磁场建模。