面向 MHD 微极流体流动的 OpenFOAM 汁液开发：考虑或不考虑磁矩旋转效应

任何受外加磁场作用的含磁性颗粒的微极流体（如血液或磁性流体），由于颗粒磁化与磁场之间的错位，会受到磁力矩。已知这种称为磁矩旋转（MMR）的效应，在血液流动中尚未充分探讨，因为红细胞的磁化常被忽略。为此目的，本文开发了两个瞬态 OpenFOAM 汁液：epotMicropolarFoam 用于不可压缩层流磁海森湍流微极流体，epotMMRFoam 则通过引入 MMR 将其扩展。两个汁液均采用 PISO 算法进行压力-速度耦合，采用低磁电阻数近似。微极效应通过在动量方程中加入微旋转-涡旋之差并求解内部角动量方程来建模。在 epotMMRFoam 中，MMR 项被加入该方程，并求解磁化本构方程。与解析 MHD 微极普鲁斯流动的验证结果表明，准确性优异（误差小于 2%）。包括 MMR 时，在强磁场和高hematocrit条件下，速度（最高降低 40%）和微旋转（最高降低 99.9%）均出现显著减小。若不考虑 MMR，由于血液的低电导率，磁效应则微乎其微。对 3D MHD 动脉和 2D MHD 动脉瘤流动的模拟确认了这些发现。在动脉瘤几何结构中，MMR 抑制了涡核的形成，表明其具有显著的稳定和剪切减缓效应。这些汁液在生物医学应用（如磁热疗法和靶向药物递送）中展现出高度潜力。