电磁力

在边界或交界面处，Simcenter STAR-CCM+ 通过计算电化学应力张量来计算电磁力。

对于线性材料，电化学应力张量定义如下：

也称为 Maxwell 应力张量。

对于非线性材料，电化学应力张量定义如下：

在两种材料之间的交界面处，电化学应力张量通常不连续。Simcenter STAR-CCM+ 将交界面处的电磁力密度计算如下：

其中，${\sigma }_{{EM}_1}$ and ${\sigma }_{{EM}_0}$ 表示交界面每侧的电化学应力张量，$n_{01}$ 为从侧面 0 指向侧面 1 的表面法向。

通常，如果材料无电流源（包括用户自定义源、涡流和由励磁线圈或永磁引发的电流），则将其视为无力。作用于由无力材料完全包围的体的总电磁力计算如下：

其中，$A$ 为封闭体的表面，$p$ 为电磁应力矢量：

其中，$n$ 为垂直于 $A$（指向外侧）的单位矢量，$\sigma$ 为表面 $A$ 的 Maxwell 应力张量。

在 Eqn. (4350) 中，作用于体的磁扭矩可以计算为：

其中，$r$ 是用户指定的位置矢量。

还可通过有限元实施来计算网格单元节点处的电磁力。Simcenter STAR-CCM+ 根据以下公式计算节点力：

其中，$M$ 表示单元节点，$V$ 为包含节点 $M$ 的单元集，${\displaystyle {\mathcal{N}}_M}$ 表示 H¹ 拉格朗日形状函数 [845]。