应用 | 基于磁流体MHD的FLUENT-Maxwell集成耦合开发
磁流体动力学（MagnetoHydro Dynamics，MHD）是流体动力学一个较新的重要分支。其研究内容是导电流体（等离子体、液态金属或电解液等）在磁场中流动时导电流体与电磁场之间的相互作用。当导电流体在垂直磁场内流动时，会感应出电场，在流体内产生感应电流；这一电流与磁场相互作用产生作用在流体上的洛伦兹力，进而影响流动及其他性能。磁场既可以是外加磁场，也可以是感应电流产生的感应磁场，因而涉及两个磁场的耦合问题。
MHD效应在自然界里经常发生并被人类广泛应用，如在太阳内部、地球内部和电离层中、恒星及其大气层中都存在MHD效应；热核聚变反应堆中的高温等离子体及液态包层中的液态金属或熔盐；冶金工业钢水铸造过程；船舶推进器和磁流体发电装置；化学工业中的电解液；医疗领域纳米磁粒子定向打靶；磁流体密封，磁流体润滑等等诸多科研和工业发展领域都存在着广泛的磁流体应用。
ANSYS Maxwell定位于高级磁场分析求解器，可用于电机、作动器、电感、变压器等各种机电产品的电磁场分析。ANSYS FLUENT定位于高级流体动力学求解器，里面包含了丰富的物理模型，可以求解工业应用中的流动、传热、燃烧、相变等问题。FLUENT MHD是FLUENT众多附加模块之一，用于跟磁流体相关的物理问题设定，数据导入等操作设置。
Maxwell与FLUENT的耦合涉及热耦合和磁耦合两大类，热耦合可以通过EM Mapping等形式实现损耗的加载。在磁场加载的问题上，
一方面，FLUENT本身具备一些规则磁场的加载能力，通过交直流电场或者Patch等形式实现初始磁场或者运动磁场的加载；
其二，FLUENT能够直接读入*.mag格式的磁场文件；
其三，对于Maxwell磁场的加载，则需要借助于格式转换等思路来完成，涉及数据输出，存储格式变换，数据导入，UDF编程等等一系列的数据加工和处理过程，这种方法费时费力并且手工操作不规范，容易出错。
本工具模块的出发点就是针对用户目前软件使用中的困难，通过基于JAVA，C#，Matlab，Excel等成熟工具的集成开发，形成自动化的Maxwell到FLUENT的磁场耦合分析专用工具，通过规范化集成封装形成用户友好的操作界面，提高工作效率。开发工作主要集中在FLUENT UDF编程，数据格式转换，流程自动化集成等方面。
本工具模块目前能够实现的主要功能有：
（1） 输出FLUENT流体域网格为特定格式文件
（2） 从Maxwell里面导出计算结果磁场文件
（3） 磁场文件格式变换及预处理
（4） 预处理后的磁场文件导入FLUENT
本工具模块的优势在于：
（1） 友好明确的集成操作界面
（2） 将磁场区域与磁流体区域在网格层面严格对应，精度高
（3） 支持结构化、非结构化网格及混合网格
（4） 允许用户调整磁场导出的插值精度和文件大小
（5） 版本兼容能力强，外部独立插件式运行
（6） 具备全自动化和半自动化两种模式，操作灵活，使用方便
另外，本工具模块还可以根据用户工程实际的需要，进一步拓展开发定制化的电场/磁场以及各种特定的电/磁边界条件，颗粒耦合运动条件，后处理特定数据抽取，数据轻量化处理等等。还可以进一步拓展其他磁场计算软件与FLUENT之间的耦合集成过程。
欢迎广大用户基于磁流体MHD的FLUENT-Maxwell集成耦合工具，与我们开展开发项目合作，计算咨询服务，专题培训，联合开发等等。
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