交错网格下MHD相容守恒格式的发展

在低磁场雷诺数条件下,基于电势泊松方程,发展了交错网格下可以精确计算电流和洛伦兹力（电磁力）的相容守恒格式。采用压力为变量的原始变量法求解不可压缩Navier-Stokes方程,所计算的电流满足电荷守恒定律,所计算的电磁力满足动量守恒定律。对金属流体在Hartmann数50~5000范围内验证了格式的精确性。交错网格下相容守恒格式的发展为后续MHD稳定性分析、湍流的大涡模拟及直接数值模拟提供很好的选择。

基于OpenFOAM的投影法磁流体求解器开发与验证

在开源计算流体力学C++工具包OpenFOAM环境下开发了低磁雷诺数条件下的磁流体求解器,并进行了验证。采用投影算法求解动量方程和压力泊松方程;采用非结构网格同位相容守恒算法求解电势泊松方程、感应电流和洛伦兹力;采用边界耦合方法求解流固耦合电势场。通过对均匀磁场下导电方管和导电圆管内的完全发展磁流体层流的数值模拟和解析解的对比,对求解器进行了验证。进一步对非均匀强磁场作用下导电方管和导电圆管内完全发展磁流体层流进行了数值模拟,并与ALEX实验结果进行了比较。数值解和实验结果吻合良好。所开发的求解器可用于复杂结构强磁场作用下磁流体的数值模拟研究。

自适应直角网格下模拟复杂界面的MHD流动

本文将相容守恒格式扩展到自适应(AMR)网格下进行磁流体流动模拟,保证了不同层网格是的相容性和守恒性,并利用直角网格处理复杂几何界面,大大节省了计算机资源。文章结合切割网格法和VOF方法,使得边界条件能精确施加在直角网格上,实现了复杂构型下MHD流的精确模拟。计算结果表明,切割网格法能在直角网格下精确模拟有复杂边界的磁流体流动。