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聚变堆液态包层内,导电流体与强磁场相互作用的磁流体动力学(MHD)问题是磁流体动力学的一个复杂而独特的问题,在外界强磁场作用下导电流体的流动特性非常复杂,影响流体的热工水力学特性,也给数值仿真提出了挑战。传统的有限体积法具有数值守恒特性,能够稳定的计算磁流体。但是非结构网格上的有限体积法的截断误差精度通常为一阶或者二阶,而且收敛性严重依赖计算所采用的非结构网格质量,网格质量越差,收敛所需要的时间越长。
本论文利用有限元方法对强磁场下不可压缩磁流体进行仿真,通过分析多种有限元方法的应用特点以及强磁场下不可压缩磁流体的流动特征,进行数值试验,找出了一种可以准确高效求解此问题的有限元方法。该方法在时间方向上使用投影法,在空间方向上使用二次连续有限元。相比较有限体积法,该方法不仅计算过程稳定,而且对网格的要求比较宽松,精度更高。