基于电流积分计算磁矢量势修正的低磁雷诺数MHD方法技术

本发明专利技术公开了一种较为高效的考虑感应磁场修正的磁流体力学数值模拟方法，该方法通过电流积分计算磁矢量势得到感应磁场，对传统低磁雷诺数MHD方法进行修正，同时结合流场特征对积分计算过程与范围进行限制，提高计算效率，得到较为高效的考虑感应磁场修正的低磁雷诺数MHD方法，包括初场计算、计算区域缩减判断、修正、内迭代和外迭代等八个计算步骤；本发明专利技术突破了“低磁雷诺数假设”的限制，可有效考虑感应磁场对磁流体力学控制的影响，增强了数值模拟的保真性，拓展了低磁雷诺数MHD方法的适用性和应用范围；同时结合磁流体的流动特征和磁场诱导机理，从多个层面上提出积分区间和积分对象的限定选取原则，计算效率较高。

MHD method of low magnetic Reynolds number based on current integral calculation and magnetic vector potential correction

【技术实现步骤摘要】
基于电流积分计算磁矢量势修正的低磁雷诺数MHD方法
本专利技术涉及高超声速流动磁流体力学控制数值模拟领域，具体涉及一种修正的低磁雷诺数MHD方法。
技术介绍
当前高超声速磁流体数值模拟的方法主要有两种：全MHD方法和低磁雷诺数MHD方法。全MHD方法，理论上适用于各类磁流体的数值计算分析，但在高超声速流动磁流体力学控制数值模拟方面，存在很大困难，如数值奇性问题、低电导率造成的刚性问题、伪磁场散度问题以及边界不确定性问题等，不仅影响了计算的准确性和稳定性，而且计算量巨大，难以大规模应用。由于高超声速飞行器外流场等离子体磁导率小、导电性一般较弱，电磁场变化的特征时间远小于流动的特征时间，因此数值模拟飞行器高超声速流场磁流体流动时常采用低磁雷诺数MHD方法。低磁雷诺数MHD方法避免了全MHD方法的许多缺点，在CFD计算方法继承性、计算效率等多个方面具有优势，因此得到了广泛应用。但由于其“忽略了感应磁场”，适用范围和条件存在争议，应用范围受到了较大的限制。因此，在高超声速磁流体力学领域，还需要发展较为高效的考虑感应磁场的磁流体力学数值模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流积分计算磁矢量势修正的低磁雷诺数MHD方法，其特征在于通过电流积分计算磁矢量势，然后计算得到感应磁场分布,进而对传统低磁雷诺数MHD方法进行修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电流积分计算磁矢量势修正的低磁雷诺数MHD方法，其特征在于通过电流积分计算磁矢量势，然后计算得到感应磁场分布,进而对传统低磁雷诺数MHD方法进行修正。


2.根据权利要求1所述的一种基于电流积分计算磁矢量势修正的低磁雷诺数MHD方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：采用传统的低磁雷诺数MHD方法，数值求解低磁雷诺数MHD方程组至基本收敛，得到气体电导率σ、单位磁相互作用数Q′m、感应电流密度J等流场参数分布；
S2：根据气体电导率σ或单位磁相互作用数Q′m，判断流场中需要计算感应磁场B的区间：
σ>ησ0或Q′m>ηQ′m0
这里σ0为磁流体作用区域典型电导率，Q′m0为磁流体作用区域典型单位磁相互作用数；
S3：根据当地感应电流密度J分布，判断计算流场中某一点感应磁场B需要考虑的电流密度积分区间：
|J|>JcJc＝ηJ0
这里Jc为截断电流密度大小，J0为磁相互作用区典型电流密度；
S4：定义L为某一外加磁场区域感应电流产生感应磁场的作用区间，计算区域L需满足：
L<λLc
这里Lc为磁流体作用区域的特征尺度，λ为放大因子；
S5：计算流场中磁矢量势分布，流场中r处的磁矢量势Ain(r)，可通过电流积分得到：



这里μe为气体磁导率、V′为积分体积；
S6：计算流场中感应磁场分布,流场中r处的感应磁场，由磁矢量势Ain(r)计算得到：



S7：计算全磁场，结合低磁雷诺数MHD方程组开展修正内迭代计算,微元r处的全磁场由磁场叠加原理得到：
B(r)＝Bin(r)+Bext(r)
将用全磁场B(r)代替低磁雷诺数MHD方程组中的外加磁场，得到修正的低磁雷诺数MHD方程组，内迭代求解一定步数，至流场基本稳定；
步骤八：重复S...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁明松，江涛，刘庆宗，董维中，高铁锁，傅杨奥骁，李鹏，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心，
类型：发明
国别省市：四川;51