[发明专利]一种运动荷电液滴诱导电场强度及电场力计算方法和系统

权利要求书

1.一种运动荷电液滴诱导电场强度及电场力数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立几何模型：建立运动荷电液滴诱导电场强度及电场力的几何模型，几何模型内部为计算所需计算域；

生成离散相：在离散单元法软件中，按需在计算域内生成相应离散相，包括离散相荷电液滴和离散相荷电颗粒；

编写运动荷电液滴诱导电场强度及电场力计算代码：所述计算域中，有若干个离散相荷电液滴和离散相荷电颗粒，先计算单独荷电液滴诱导电势，如果存在多个荷电液滴，将每个荷电液滴诱导电势相互叠加得总诱导电势，总诱导电势求导得总电场强度；在总电场强度中，计算离散相荷电液滴受到的电场力，如果存在离散相荷电颗粒，计算离散相荷电颗粒受到的电场力，运动荷电液滴诱导电场强度及电场力的计算方程通过编写相应计算代码，嵌入计算流体力学软件中；

划分网格：对几何模型划分网格，得到网格文件；

计算：在计算流体力学软件中，设置边界条件，加载计算代码，选择求解器，计算运动荷电液滴诱导电场强度及电场力。

2.根据权利要求1所述的运动荷电液滴诱导电场强度及电场力数值计算方法，其特征在于，在计算流体力学软件中，通过以下基本方程求解所述计算域中不可压缩气相的速度和压力：

其中，u_g为气相速度；ρ_g为气相密度；p为静压；μ_g为气相动力粘度；g为重力加速度。

3.根据权利要求2所述的运动荷电液滴诱导电场强度及电场力数值计算方法，其特征在于，在离散单元法软件中，通过以下基本方程求解所述计算域中离散相的受力：

其中，m_p为离散相质量；u_p为离散相速度；F_p,n为离散相所受法相接触力；F_p,t为离散相所受切向接触力；F_p,f为气相-离散相相互作用力；F_p,g为离散相所受重力；F_p,e为离散相所受电场力；I_p为离散相转动惯量；ω_p为离散相角动量；M_p,t为离散相所受切向力矩；M_p,r为离散相所受滚动摩擦力矩。

4.根据权利要求3所述的运动荷电液滴诱导电场强度及电场力数值计算方法，其特征在于，所述气相与离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为单位质量曳力系数；

其中，d_p为离散相直径；ρ_p为离散相密度；C_D为曳力系数；Re为雷诺数；

浮力基本方程如下：

5.根据权利要求1所述的运动荷电液滴诱导电场强度及电场力数值计算方法，其特征在于，所述总诱导电势求导得总电场强度的具体方程为：

其中，φ为单个荷电液滴的诱导电势；K_E为库仑常数；Q为离散相荷电液滴荷电量；r为计算域内各处与荷电液滴间距；φ_sup为总诱导电势；E为总电场强度。

6.根据权利要求5所述的运动荷电液滴诱导电场强度及电场力数值计算方法，其特征在于，在总电场强度中，离散相荷电液滴受到相应电场力F_p,e,d，具体方程为：

F_P,e,d＝EQ式十四。