[發明專利]一種運動荷電液滴誘導電場強度及電場力計算方法和系統

在審

• 申請號: 202110255713.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113033117A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 左子文;王林;王軍鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
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1.一種運動荷電液滴誘導電場強度及電場力數值計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立幾何模型：建立運動荷電液滴誘導電場強度及電場力的幾何模型，幾何模型內部為計算所需計算域；

生成離散相：在離散單元法軟件中，按需在計算域內生成相應離散相，包括離散相荷電液滴和離散相荷電顆粒；

編寫運動荷電液滴誘導電場強度及電場力計算代碼：所述計算域中，有若干個離散相荷電液滴和離散相荷電顆粒，先計算單獨荷電液滴誘導電勢，如果存在多個荷電液滴，將每個荷電液滴誘導電勢相互疊加得總誘導電勢，總誘導電勢求導得總電場強度；在總電場強度中，計算離散相荷電液滴受到的電場力，如果存在離散相荷電顆粒，計算離散相荷電顆粒受到的電場力，運動荷電液滴誘導電場強度及電場力的計算方程通過編寫相應計算代碼，嵌入計算流體力學軟件中；

劃分網格：對幾何模型劃分網格，得到網格文件；

計算：在計算流體力學軟件中，設置邊界條件，加載計算代碼，選擇求解器，計算運動荷電液滴誘導電場強度及電場力。

2.根據權利要求1所述的運動荷電液滴誘導電場強度及電場力數值計算方法，其特征在于，在計算流體力學軟件中，通過以下基本方程求解所述計算域中不可壓縮氣相的速度和壓力：

其中，u_g為氣相速度；ρ_g為氣相密度；p為靜壓；μ_g為氣相動力粘度；g為重力加速度。

3.根據權利要求2所述的運動荷電液滴誘導電場強度及電場力數值計算方法，其特征在于，在離散單元法軟件中，通過以下基本方程求解所述計算域中離散相的受力：

其中，m_p為離散相質量；u_p為離散相速度；F_p,n為離散相所受法相接觸力；F_p,t為離散相所受切向接觸力；F_p,f為氣相-離散相相互作用力；F_p,g為離散相所受重力；F_p,e為離散相所受電場力；I_p為離散相轉動慣量；ω_p為離散相角動量；M_p,t為離散相所受切向力矩；M_p,r為離散相所受滾動摩擦力矩。

4.根據權利要求3所述的運動荷電液滴誘導電場強度及電場力數值計算方法，其特征在于，所述氣相與離散相相互作用力包括曳力F_d和浮力F_b；

所述曳力的基本方程如下：

F_d＝m_pf_D(u_g-u_p)式五

其中，f_D為單位質量曳力系數；

其中，d_p為離散相直徑；ρ_p為離散相密度；C_D為曳力系數；Re為雷諾數；

浮力基本方程如下：

5.根據權利要求1所述的運動荷電液滴誘導電場強度及電場力數值計算方法，其特征在于，所述總誘導電勢求導得總電場強度的具體方程為：

其中，φ為單個荷電液滴的誘導電勢；K_E為庫侖常數；Q為離散相荷電液滴荷電量；r為計算域內各處與荷電液滴間距；φ_sup為總誘導電勢；E為總電場強度。

6.根據權利要求5所述的運動荷電液滴誘導電場強度及電場力數值計算方法，其特征在于，在總電場強度中，離散相荷電液滴受到相應電場力F_p,e,d，具體方程為：

F_P,e,d＝EQ式十四。