基于OpenFOAM的投影法磁流体求解器开发与验证

作     者：毛洁 王浩 刘克 王盛 Claude B Reed MAO Jie1, WANG Hao1, LIU Ke2, WANG Sheng1, Claude B Reed3

作者机构：杭州电子科技大学机械工程学院杭州621000 大连理工大学能源和动力工程学院大连116024 Nucloar Engineering DivisionArgonno National LaboratoryArgonneILUSA60439 

出 版 物：《核聚变与等离子体物理》 (Nuclear Fusion and Plasma Physics)

年 卷 期：2018年第38卷第1期

页      面：15-20页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11375049) 国家磁约束核聚变能发展研究专项(2014GB125003) 

主　　题：磁流体 OpenFOAM 投影算法 相容守恒 边界耦合 验证 

摘      要：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。