Table of Contents
מבוא למגנטודינמיקה (MHD)
מגנטיומילודינמיקה (MHD) הוא המחקר של נוזלי ביצוע חשמליים - כגון מתכות נוזליות, פלזמה ומים מלוחים - המובא לשדות מגנטיים.העיקרון היסודי הוא שנוזל עוברי מעורר זרמים חשמליים, אשר בתורו אינטראקציה עם השדה המגנטי החל לייצר כוחות לורנץ שמשנים את הזרם.
תופעות MHD הן מרכזי ליישומים הנדסיים ומדעיים רבים, כולל משאבות אלקטרומגנטיות המשמשות קירור כור גרעיני, הגבלה מגנטית במכשירי היתוך, שליטה זרימה במגירורגיה, ואפילו טכניקות ביו-רפואיות כמו מיקוד סמים מגנטי.סימולציה של האינטראקציות האלה מסייעות לחזות ביצועים, אופטימיזציה, עיצובים, ולהפחית את ההסתברות יקרת ערך. COMSOL Multiphysics, עם פיזיקה ייעודית של מגנטודינמיקה, מספק ממשק מקיף עבור בעיות חישוביות כגון נוזל (FDC).
מאמר זה מספק מסלול מפורט של איך לדמות את ההשפעה של שדות מגנטיים על נוזלים מוליכים באמצעות COMSOL CFD. אנו מכסים את הפיזיקה החיונית, שלב אחר שלב ההתקנה, פרמטרים ללא ממד, ניתוח תוצאות ויישומים בעולם האמיתי.המטרה היא לתת לקוראים בסיס מוצק לבניית סימולציות MHD משלהם.
הגדרת סימולציה של COMSOL CFD עבור MHD
לפני ההשקה של COMSOL, זה & #8217; קריטי להגדיר את הבעיה הפיזית בבירור.התחל על ידי זיהוי הגיאומטריה, התכונות הנוזליות, הסוג והכוח של השדה המגנטי, ואת התנאים הרצויים.התתתתות הבאות מתאר גישה שיטתית לבניית מודל MHD ב COMSOL Multiphysics.
Geometry and Domain Definition
החל על ידי יצירת או יבוא הגיאומטריה שבה זורם נוזל המוליכים.זה יכול להיות ערוץ מלבני פשוט, צינור, דוקטר מורכב, או כלי תלת-ממדי.במודל בונה, להשתמש ב-Gul הגיאומטריה כדי להגדיר את התחום.עבור בעיות MHD, התחום הנוזלי כולו הוא גם התחום שבו משוואות השדה המגנטי (עבור השדה המושרה) חייב להיות לפתור את המודל החיצוני בנפרד.
אם השדה המגנטי המיושם נוצר על ידי סלילים חיצוניים או מגנטים קבועים, ייתכן שיהיה עליך לכלול אזור אוויר סביב התחום הנוזלי כדי לפתור עבור השדה המגנטי בחלל המלא. COMSOL & #8217; ממשק פיזיקת שדות מגנטי ניתן למזג את זרימת הנוזל באמצעות ההפיכה הרב-פיזיקה MHD.
בחירת טבלאות הפיזיקה
COMSOL מציעה מספר ממשקי פיזיקה הרלוונטיים ל- MHD:
- (FLT:0)Laminar Flow (spf): ההרחבה 1 (עבור נוזל ניוטון דחוס או חלש דחוס. Solves משוואות Navier-Stokes עם מונח כוח נוסף לורנץ.
- (ב) ⁇ 0 (k-epsilon, k-omega, SST): אנדרט 1 עבור מספר גבוה של ריינולדס שבו מדגימה הוא חיוני.
- (FLT:0 Magnetic Fields (mf): Solves Maxwell ’ משוואות באמצעות פוטנציאל וקטור מגנטי ניתן להשתמש כדי למקם את שדות מגנטיים מוחלשים ומושרה.
- (FLT:0 Magnetohydrodynamics (mhd) Multiphysics Coupling:BuildFLT:1 מוסיף באופן אוטומטי את הכוח לורנץ לזרימה הנוזלית וכולל את המונח אינדוקציה במשוואות השדה המגנטי.
- (FLT:0) זרמי חשמל (ec): FLT:1 בשימוש אם אתה צריך מודל השדה החשמלי והדחיסות הנוכחית במפורש, למשל, כאשר הנוזל מונע על ידי פוטנציאל חשמלי חיצוני.
עבור רוב סימולציות MHD, פשוט להוסיף את ממשק Laminar Flow (או Turbulent Flow) ואת ממשק שדות מגנטיים, ולאחר מכן לשלב אותם באמצעות FLT:0 Multiphysics > מגנטיוhydrodynamicsFLT:1 node. COMSOL באופן אוטומטי יוצר את ההפיכה הנדרשת.
Defining Materials Properties
תכונות חומריות מואצות הן חיוניות.לך לחומרים node ולהוסיף חומר לתחומים הנוזליים.
- (ב) ⁇ (ב"ה) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ (הראשונה ל"ד): "[דרוש מקור]" (ב[[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]
- (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
אם תופעות תרמיות נכללות, גם לציין מוליכות תרמיות, חום ספציפי, ואפקט התרחבות תרמי.
המונחים: Boundary Conditions
תנאי גבול נכונים הם קריטיים עבור סימולציה יציבה ומשמעותית מבחינה גופנית.הדברים הבאים הם תנאים משותפים בסימולציות MHD:
- (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]: [ה] [ה]]] [ה]]]] [ה]]], [ה], [ה]]]] [ה]], [ה]]], [ה]]]], [ה], [ה]], [ה'], [ה'], [ה'[ה']']']']']']']']'''[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']']'[ה']']']']'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']']']']']']']']']']'[ה'[ה']']']']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'
- OUT: הגדר לחץ החוצה (בדרך כלל אפס לחץ) ולהשתמש במצב אשר נמנע מהמלצות backflow.
- קירות: מצב ללא-Slip (u=0) הוא סטנדרטי.עבור MHD, קירות הם בדרך כלל בידוד חשמלי (הרכיב הרגיל הנוכחי אפס).
תנאים ראשונים
עבור סימולציות קבועות של מדינת, ניחושים ראשוניים למהירות, לחץ ופוטנציאל מגנטי יכולים לעזור להתכנסות.התחל עם אפס מהירות ושדה מגנטי אחיד.עבור סימולציות תלויות בזמן, תנאים ראשוניים צריכים לייצג את המצב הפיזי ב t=0, למשל, נוזל מנוחה והתפלגות שדה מגנטי ליניארית.
אסטרטגיות
מרש באיכות גבוהה הוא חיוני עבור סימולציות מדויקות MHD כי הכוח לורנץ מוסיף כוח גוף שניתן להיות מקומי מאוד, במיוחד ליד קירות שבו מתרחשים ⁇ מהירות גדולה (שכבות הלטמן).
- השתמש שכבת גבול (שכבות פתע) ליד קירות כדי לפתור את שכבות הגבול הדקה של הארטמן. עובי שכבת הארטמן הוא בערך ⁇ FLT:0HoriFLT:1=L / Ha, שם Ha הוא מספר הרטמן (הגדיר מאוחר יותר).
- עבור זרמים סוערים, להבטיח שערכים Y+ מתאימים למודל לזעזוע (למשל, y+ -1 עבור מודלים של מספר נמוך של מספרים).
- השתמש במאפר משולש חינם או מרובע בפרשת הצלב וטאטא לאורך כיוון זרימת הדם אם הגיאומטריה היא extruded.
- לבצע מחקר זיכוך mesh כדי להבטיח תוצאות הן עצמאיות.
Solver Configuration
COMSOL בדרך כלל משתמש ב-MHD פתרון מלא לבעיות MHD בגלל ההפיכה הדו-כי-אישית החזקה.במחקר Node, בחר ו-#8220; Stationary ” עבור מצב יציב או ו-#8220; זמן תלוי ו-#8221; עבור בעיות טרנספורמטיביות יותר.תחת ריצוף Solver Configurations, לאפשר גישה מלאה בת זוג, אם יש צורך, להתאים את הגורם לחי עבור מספר לא-מתאים יותר עבור מספר מגנטיים אחד (מתאים יותר) באופן יעיל יותר).
מעקב אחר שאריות במהלך הפתרון. קריטריונים של 1e-5 או 1e-6 עבור סובלנות יחסית הם אופייניים.אם המפתים אינם מתלכדים, לנסות להפחית את הצעד הראשוני (למשך זמן תלוי) או להגדיל את הגורם החמצן.
פרדוקסים ללא ממדיים ב- MHD Simulations
הבנת המספרים ללא ממד מסייע לחזות משטרי זרימה ופרש תוצאות.החשוב ביותר ב- MHD הם:
מספר ריינולדס מגנטי (ReveFLT:0)
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
מספר הרטמן (Ha)
Ha = B L ⁇ ( ⁇ / μ), שבו B הוא צפיפות נוזל מגנטי יישומי, L את אורך האופייני, ⁇ מוליכות, μ דינמיות מולקולות, Ha משווה כוחות אלקטרומגנטיים לכוחות מולקווס. ערכים גבוהים Ha ערכים ( ⁇ להוביל דיכוי חזק של זעזוע חזק של זעזועים והקמת שכבות הרטמן דק לאורך קירות perpendicular לשדה המגנטי כמעט חד-ממדי (...)
פרדוקס אינטראקציה (N)
ידוע גם בשם מספר סטיוארט: N= Ha2 / Re = ⁇ B2 L / ( ⁇ U) N מודד את היחס של אלקטרומגנטי לכוחות אינפורמטיביים.עבור N > 1, כוחות מגנטיים שולטים, והזרם נוטה להתאים את קווי השדה המגנטי. MHD סימולציות עם N לעתים קרובות להציג חיתול זרימה חזקה גם אם Re יצביע על זעזוע.
מספרים אחרים
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ויקרא י"א): "ו[דרוש מקור] [ב]"ה' [ב[[המאה ה'], ו[[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
ניתוח תוצאות סימבול
לאחר שהסימולציה מתאחדת, לאחר עיבוד ב- COMSOL מגלה כיצד השדה המגנטי משנה את ההתנהגות הנוזלית. השתמש בתוצאות ללא צומת כדי ליצור מזימות ולהפיק נתונים.
Velocity ו- Flow Patterns
פשטו את גודל המהירות ואת זרם הזרמים.בזרמי MHD, אתם יכולים לצפות:
- (ב) ⁇ :0 (לאמודיעה: 1) תנודות טורבוליות נלחמות על ידי כוח לורנץ, מה שהופך את הזרם לזמין יותר.
- (ב) בפרופיל בצורת FLT:0) בסימן 1 בריבוע עם שדה מגנטי הפוך, מהירות הליבה הופכת שטוחה עם פסגות ליד קירות הצד המקביל לשדה.
- (ב) ,0) דיכוי של זרמים משניים: FIRLT:1 בקתות או הרחבה, שדות מגנטיים יכולים להפחית אזורי החלמה.
(ב) , (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
מגנטית Flux Density ו-Induced Fields
סטוסטרול מגנטית של מטבוליזם (B) ואת קווי השדה המגנטיים. HighBuildFLT:0mearFLT:1 זרימה יראה עיוות קו שדה ( & #8220;frozen-in ” אפקט) עבור רדומים נמוך:2mFLT 3:2mFLT 3: 3, השדה המושרה הוא קטן; אתה יכול לדמיין את הסטייה מן השדה המובא.
כמו כן, לחדד את צפיפות הנוכחית המושרה (J= ⁇ (u × B + E, אם שדה חשמלי קיים) באמצעות ערכי דרביד.הכוח לורנץ הוא J × B.
לחץ טיפת
תחת שדה מגנטי חזק, כוח לורנץ נוסף פועל כמו התנגדות אנזוטרופית, הגדלת הירידה בלחץ עבור קצב זרימה נתון.פלת הלחץ לאורך ציר הערוץ ולהשוות עם פתרונות אנליטיים (למשל, בזרם הארטמן, הלחץ ⁇ הוא פרופורציה להח) השתמש ב-FLT:0 Integrationationof:1 כדי ליישר לחץ מוחלט על פני השטח.
התפלגות טמפרטורה (אם ההשפעות הירומליות נכללות)
אם העברת חום היא יחד, המונח חימום Joule (J2 / ⁇ ) מופיע כמונח מקור במשוואה האנרגיה. קוטור מזימה של טמפרטורה מראה כתמים חמים הנגרמים על ידי מסלולים הנוכחיים מרוכזים.
שיקולים מתקדמים ו- Multiphysics Coupling
COMSOL מאפשר להרחיב את מודל ה- MHD הבסיסי עם פיזיקה נוספת.
« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « טוריפולטוריפולטוריפולטוריפולטוריפולטוריפולנסבולפולנסבולפולנס
זרימת גבוהה MHD לעתים קרובות כרוך אינטראקציה מורכבת: השדה המגנטי מדכא כמה קשקשים סוערים בעוד אחרים עשויים להיות שונה. COMSOL כולל מודלי זעזוע מותאם עבור MHD (k-epsilon, SST, וכו ') שבו תנאים לחים נוספים עבור כוח לורנץ. עבור Ha, מודלים אלה לבצע היטב; עבור גבוה מאוד, את זרימת laminar באופן מלא, שימוש מודל למחזור ניסיוני או ל-DNS תמיד יכול להיות יעיל.
2 דרוג MHD Flows
במתכת או הנדסה גרעינית, ייתכן שיש לך בועות או טיפות נוזל התנהגות. השתמש בנקודת הציון או שלב שדה בשילוב עם MHD.שדה מגנטי יכול להשפיע על צורת בועות ולהגדיל את המהירות בשל כוח לורנץ על השלב המתמשך.
אינטראקציה עם MHD
עבור קירות גמישים או מבנים גמישים במגע עם זרימת MHD (למשל, במשאבי מתכת נוזלי מגנטיים), לשלב את זרימת Laminar, שדות מגנטיים, וממשקים מכניים סולידריות.כוח לורנץ על הנוזל מועבר מוצק דרך הפיכה FSI.
שדות מגנטיים פתוחים וחיצוניים
כאשר השדה המגנטי נוצר על ידי סלילים מחוץ לתחום הנוזל, COMSOL יכול לייבא זרמי סליל מן המודול AC / DC. השתמש ב-FLT:0 Magnetic Fields, No CurrentsofFLT:1 באזור האוויר, זוג אל מתחם MHD הנוזל באמצעות המשכיות.
תגיות: מגנטי פלויד Simulations
היכולת לדמות MHD עם COMSOL יש שימושים מעשיים רחבים טווח.כאן הם כמה תעשיות ואזורי מחקר שתועלתם:
משאבות אלקטרומגנטיות למתכת נוזלית
בכורים היתוך וכורים מהירים של טוטרונים, מתכות נוזליות (למשל, ליתיום-דלד, נתרן) משמשים כקרירים. משאבות אלקטרומגנטיות משתמשות בשדה מגנטי וזרם חשמלי כדי להניע את המתכת ללא חלקים נעים. סימולציות COMSOL אופטימיזציה שואבות גיאומטריה, מיקום אלקטרודה, וכוח שדה מגנטי כדי להשיג יעילות גבוהה תוך צמצום לחץ והימנעות מיתרונות של קוצר ראייה.
תרופות מגנטיות Targeting in Biomedicine
בטיפולים ממוקדים, חלקיקים מגנטיים מוזרקים לתוך זרם הדם ומודרך לאתר גידול באמצעות שדות מגנטיים חיצוניים.סימולציות CFD-MHD מסייע לחזות את הטרזרקות של חלקיקים אלה בגיאומטריה vasculature ריאלית, חשבונאות עבור דם rheology ונכסים מגנטיים חלקיקים באוניברסיטת קליפורניה השתמשו ב- COMSOL כדי להתאים את ⁇ s השדה המגנטי עבור חדירה עמוקה יותר.
מערכות צנרת מגנטיות במכונות
תנודות דמים באמצעות MHD נפוץ בציוד גבוה: נוזל התנהגות (למשל, כספית) בערוץ תחת שדה מגנטי מספק כוח לחות פרופורציונלי למהירות. COMSOL עוזר לעצב את הגיאומטריה הערוץ ואת כוח השדה כדי להשיג משככי לחות ללא מגעים מכניים.
ביקורת: Fusion Reactor Plasma Control
ב tokamaks ו stellarators, יציבות MHD היא קריטית.בעוד COMSOL אינה מיועדת לקינטיקה פלזמה מלאה, הוא משמש מודל של שמיכה מתכת נוזלית (divertors, קירות ראשונים) שבו הזרם הקריר מושפע שדות מגנטיים חזקים.סימולציות להנחות את העיצוב של נתיבי זרימה כדי להתמודד עם גלי חום מעל 10 / m2 תוך שמירה על יציבות.
Metallurgy: Continuous Discreing and Stirring
בייצור פלדה ואלומיניום, הריגוש האלקטרומגנטי משפר את השילוב והבקרות של סימולציות COMSOL מודל לזרימת המתכת מלוטחת מתחת לשדות מגנטיים רוטטים, וחיזוי דפוסי זרימה המשפיעים על מבנה דגנים והתפלגות הכללה.
מסקנה
סימול ההשפעה של שדות מגנטיים על נוזלים מוליכים באמצעות COMSOL CFD מאפשר למהנדסים ולחוקרים לחזות התנהגות רב-פיזיקה מורכבת ללא ניסויים יקרים. על ידי הגדרת גיאומטריה בקפידה, בחירת ממשקי הפיזיקה המתאימים, הגדרת תכונות חומריות מדויקות ותנאי גבול, ולהשתמש ב- mesh פתור היטב, ניתן להשיג תוצאות אמינות המוכיחות כיצד כוחות מגנטיים משנים מהירות, לחץ, טיפות, וחלוקות תרמיות.
המספרים הממדים המרכזיים - מספר מגלנטי ריינולדס, מספר הרטמן ופרמטר אינטראקציה - מספקים מסגרת להבנת משטר הסימולציה ופירוש הפלט.כלים לעיבוד פוסט ב COMSOL מאפשרים ניתוח מפורט של תבניות זרימה, זרמים מושרה ועיוות שדה מגנטי.
עם יישומים החל משאבות אלקטרומגנטיות ומיזוג קירור לתרופה ביו-רפואית ממוקדת ומכות, מאסטרינג סימולציה MHD עם COMSOL מציע ערך משמעותי.סביבת הרבפיזיקה המשולבת עושה את זה פשוט להרחיב את המודל עם זעזוע, העברה חום, או אפילו אינטראקציה מבנית נוזלית. כמו משאבים חישוביים ממשיכים לשפר ולפתורים להיות חזקים יותר, COMSOL תישאר כלי חיוני לכל מי שעובד בדינמיקה של אלקטרומגנטיות ונוזלים.
(ב) עיין בדוגמא נוספת של ה-FLT:0) ,(ה-MHD) ,(ה-Acc-Fileer:2) ,(MHDמודול למשתמשי ה-MHD) , והעבודה הנשנית של ה-FLT:4Davidson על MHDFLT:5).