磁流体是由固相直径约10纳米的磁性微粒在悬浮在非磁性载体液中,形成的稳定悬浮液。磁流体首先是流体,因而它的运动遵循流体力学的规律;其次它是磁性物质,它的行为可以受到磁场的控制,其磁性遵循电磁学规律。由于磁性微粒直径极小,忽略悬浮纳米微粒的微结构的形成中,磁性液体可被假定为牛顿流体。在20世纪80年代,T.Fujita等通过实验观察和理论分析发现,在磁流体中加入非磁性颗粒(直径在微米/毫米),在外加磁场作用下,非磁性颗粒会在平行于磁场强度方向上形成自组装的链状结构。然而,在磁场作用下,这种非磁性颗粒的自组装现象,以及它们如何影响磁流体性质,背后的原理在已发表的文献解释得不是很清楚,目前很少文献探究这一现象。本文针对这一现象,采用了多物理数值模型来探究非磁性颗粒在施加磁场的磁流体中自组装现象。其重点和难点主要体现在处理磁场作用下流固耦合和磁感应现象,其中包括磁场的自修正过程,共轭边界条件和非磁性颗粒磁偶极子模型。磁流体流场采用格子Boltzmann方法模拟,处理流体与固体粒子的相互作用,采用最近提出的基于校正分布函数的浸入边界法[3]。磁场方程是求解由麦克斯韦磁性方程推导出的一个泊松方程及自修正过程[2]。在外加磁场作用下,磁流体中的非磁性颗粒受到的力除了惯性力,流体和颗粒,颗粒-颗粒或直壁边界的相互作用力,还受到磁偶极子之间相互作用力,它来自非磁性颗粒表面上所产生的逆磁矩[1]。颗粒的偶极相互作用,是通过磁势能理论导出的偶极力模型[1]求解。另外,因为磁流体的磁导率与非磁性颗粒的磁导率不同,非磁性粒子与周围磁流体流固耦合的作用区域,会影响交界面的磁感应,本研究求解磁场强度的共轭边界条件,实现边界平稳过渡。本文采用以上方法,对磁流体中的非磁性颗粒的自组装的现象进行了研究,分析非磁性颗粒的成链的形状和自组装效率。