[發明專利]基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析系統及分析方法

在審

• 申請號: 202110582987.2
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113378489A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 吳渤渤;程陽;毛潔;吳曉東;孟繁禛
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析系統，其特征在于，包括：

管道物理模型繪制模塊，用于現取管道物理模型并利用繪圖軟件進行繪制；

網格信息寫入模塊，用于采用blockMesh命令劃分網格并寫入網格信息；

網格生成與邊界初始條件設置模塊，用于將網格文件導入OpenFOAM軟件中生成網格并對網格初始條件和邊界條件進行設置；

算例設置與求解模塊，用于對湍流模型進行參數設置并利用求解器求解流場數據；

后處理模塊，用于將求解得到的數據繪制成數據圖并作相應對比。

2.基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，現取管道物理模型并利用繪圖軟件進行繪制；

S2，采用blockMesh命令劃分網格并寫入網格信息；

S3，將網格文件導入OpenFOAM軟件中生成網格并對網格初始條件和邊界條件進行設置；

S4，建立湍流模型，對湍流模型進行參數設置并利用求解器求解流場數據；

S5，將求解得到的數據繪制成數據圖并作相應對比。

3.根據權利要求2所述的基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，步驟S1包括以下步驟：

S11，設定x方向為流體流向，y方向為磁場方向；規定與磁場方向垂直的壁為哈特曼壁，平行于磁場方向的壁為平行壁；

S12，根據設定方向，使用CAD軟件繪制管道物理模型；

其中，坐標原點位于管道左下角處，定義U表示流體流向，B表示外加磁場方向；垂直于磁場方向的壁標注為Ha，Ha表示哈特曼壁，Sh標注表示平行壁。

4.根據權利要求2所述的基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，在步驟S2的過程中，還需要對邊界網格進行加密處理。

5.根據權利要求2所述的基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，在步驟S3中，所述網格初始條件和邊界條件設置包括入口設置、出口設置和壁面邊界設置。

6.根據權利要求2所述的基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，在步驟S4中，所述湍流模型方程為：

κ方程：

ω方程：

其中，ρ為磁流體密度、κ為湍動能、u為速度矢量、ω是單位時間與單位體積的湍動能轉化成為內部熱能的速率、μ為動力黏度、N表示磁流體相互作用參數、Re為雷諾數、Ha為哈特曼數、σ表示磁流體的電導率、B為與壁面方向垂直的外加磁場、P_κ表示湍動能生成項、τ_ij表示雷諾應力、和是增加的電磁耗散項；

C_α1＝5/9、C_β1＝0.075、β^*＝0.09、σ_k1＝2、σ_ω1＝2、Pr_t＝0.9、C_μ＝0.09、C₃＝1.9exp(-N)、C₄＝1.9exp(-2N)。

7.根據權利要求6所述的基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，在步驟S4中，所述對湍流模型進行參數設置包括對壓力、速度、磁場和電勢進行參數設置。

8.根據權利要求7所述的基于OpenFOAM平臺的低磁雷諾數磁流體湍流分析方法，其特征在于，在步驟S4中，所述利用求解器求解流場數據的過程，包括對求解器求解算法的參數設置；所述求解算法的參數包括求解開始/終止時間，時間步，輸出數據參數和離散格式。