基于计算方法的电磁相互作用在反应流动中的研究
流体动力学
2025-05-13 v1 计算物理
摘要
已制定出用于模拟可压缩反应流动中电磁相互作用的计算流体动力学方法。开发的代码，命名为 EMI，基于 SENGA 直接数值模拟（DNS）软件。使用高斯定律求解静电场和磁场。通过使用显式有限差分时域方法（FDTD）对求解电磁波传播，对安德鲁方程和法拉第方程进行离散化。电磁场方程与 Navier-Stokes 方程完全耦合，使得电磁场与流体之间的相互作用被包含在公式中。相互作用项包括洛伦兹力、极化力和磁化力。这些力决定了影响动量传递、扩散速度和能量守恒方程的体力。此外，介质的属性通过电气介电常数和电导率、电荷密度以及磁导率影响电磁场的传播。对电磁场的解通过解析和数值解进行了验证。对电磁场与物种、能量和动量守恒方程耦合的实现，经过与文献中 laminar 反应流动数值解的验证。对该公式能力的研究范围涵盖静电、磁静力学以及高频电磁波的多种层流甲烷-空气计算。还评估了在电流与带电物种运动相关的条件下，静电公式的有效性。结果表明，EMI-SENGA 能够捕捉电磁场对反应流动的基本效应，以及带电物种的动力学及其对火焰形状和可燃性的影响。
引用
@article{arxiv.2505.06433,
title = {A computational approach for the study of electromagnetic interactions in reacting flows},
author = {Efstratios M. Kritikos and Stewart Cant and Andrea Giusti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06433},
year = {2025}
}