第十四章 直流微装置的磁流体动力学数值模拟
        磁流体动力学理论（MHD）研究电磁场中导电流体的交互作用。它在很多领域，包括热核反应、太阳和太空等离子体、火箭引擎中都有着非常重要的作用。目前对MHD的研究兴趣越来越集中在芯片实验中的微尺度流动控制应用上。驱动MHD微尺度泵的Lorentz力，在方向和大小上取决于施加的磁场B和电场E矢量。这种泵的主要特性就是可以控制局部流体流动，不需要力学设备就可以精确控制流体在微尺度流道网络中按照预定路径流动。这种借助Lorentz力的局部流体控制方法使得流体控制变得十分灵活，例如流体可以双向流动、累积、减速甚至回退。与电动泵使用高的轴线电压相比，MHD微型泵使用低的横向电场。低的发热量使其可以用于驱动对高温和电压敏感的生物流动过程。简单的电子设备就可以顺序控制复杂微流动中的各个独立微型泵。流动速度通过电磁场的强度来控制。
似乎到目前为止仍没有关于MHD微型泵模拟的发表文章。下面我们将给出一些基于Galerkin有限元法的微型泵模拟结果，模拟过程在商业软件COMSOL Multiphysics 3.2中实现。数值求解采用压力修正算法——SIMPLE，它首先假设一个压力场，然后通过求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到速度场。这些速度不需要满足Possion型连续方程，所以对压力场的修正也带来速度场的修正，最终满足质量守恒。求解速度场的同时计算电势场方程。这会得到Lorentz力，然后将其反馈回N-S方程并作为体积力处理。连续耦合Lorentz力和速度场直到Newton迭代收敛。

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