[发明专利]模拟异极性荷电粒子在磁电凝并器中的运动情况的方法

说明书

本发明提供了一种模拟异极性荷电粒子在磁电凝并器中的运动情况的方法，包括：(1)建立三维空间区域；(2)建立数个小球；(3)建立三维空间区域复合场模型；(4)为小球建立库仑力作用范围圈；(5)建立运动模型；(6)判断两个小球是否发生了碰撞，如果碰撞的两个小球的荷电极性不相同则跳转至步骤(8)否则跳转至步骤(7)；(7)计算两个小球间的库仑力和范德华力大小，如果范德华力大于库仑力，跳转步骤(8)，否则跳转步骤(9)；(8)将两个小球合并为一个直径更大的小球；(9)两个小球朝相互远离的方向运动。本发明准确、高效的模拟了粒子在磁电凝并器中的运动情况，有助于提高磁电凝并效率的研究以及教学效果。

技术领域

本发明涉及异极性荷电粒子的磁电凝并模拟计算方法领域，具体涉及到一种模拟异极性荷电粒子在磁电凝并器中的运动情况的方法。

背景技术

一些地区严重雾霾频发，治理措施需要进一步加强。雾霾天气中，可吸入颗粒物是最主要的污染物，即细微颗粒物(PM10、PM2.5)。电除尘器是一种限制工业粉尘排放的除尘装置，但电除尘器对细微粒子的除尘效率低。一种有效的解决办法是通过荷电—凝并装置来改变烟气中粒子的粒径分布，使小粒径的细微颗粒碰撞凝并形成大颗粒或者附着在大颗粒上，从而能被电除尘器有效的去除。

磁电凝并器是一种新型的凝并器，在凝并器中存在着磁电复合场。粒子进入磁电凝并器前，已经经过荷电装置进行了异极性荷电，一部分粒子带上了正电，另外一部分粒子带上了负电，统称异极性荷电粒子。这些异极性荷电粒子进入磁电凝并器，在磁电复合场的作用下，做反向的螺旋运动，进而碰撞凝并，形成大粒径的粒子，提高了后续的除尘效率。

由以上分析可知，磁电凝并器是提高除尘器除尘效率的一种有效途径。所以研究粒子在磁电凝并器中的运动情况以提高粒子的凝并效率尤为重要。目前还不存在针对磁电凝并器的模拟方法，相关行业从业者或是学术研究者缺少有效的观测、研究、学习等手段。由于磁电复合场包含了多种运算模型，运算模型之间相互牵涉，模拟磁电凝并复合场对计算机性能有较高的要求，并且耗时较长、准确率也有待提高，难以进行广泛普及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的问题在于提供了一种模拟异极性荷电粒子在磁电凝并器中的运动情况的方法，根据粒子在磁电凝并器中的动力学方程，准确、高效的模拟了粒子在磁电凝并器中的运动情况。

为实现上述目的，本发明提供了一种模拟异极性荷电粒子在磁电凝并器中的运动情况的方法，包括以下步骤：

(1)建立模拟磁电凝并器的三维空间区域，所述三维空间区域具有一入口端以及一出口端；

(2)建立数个模拟不同粒径大小的粉尘粒子的小球，这些小球被配置在所述三维空间区域中，每个小球均包括有对应的荷电属性，所述荷电属性用于模拟粉尘粒子携带的荷电极性以及荷电量；

(3)建立三维空间区域复合场模型，所述三维空间区域复合场模型包括气流湍流模型、电场分布模型和磁场分布模型；

(4)根据小球的直径、荷电量大小以及小球所处位置的电场强度为每个小球建立相应大小的库仑力作用范围圈，所述小球的库仑力作用范围圈为以该小球为中心的球形区域；

(5)建立运动模型，所述运动模型用于模拟数个小球在湍流黏滞力、磁场力、电场力以及该小球库仑力作用范围圈内的库仑力合力的作用下从入口端运动至出口端的运动路径，库仑力作用范围圈内的库仑力合力是指该小球受到作用范围圈内其他小球库仑力作用产生的合力；

(6)当相邻两个小球的中心点之间的距离小于或等于两个小球的半径之和时，则判定为两个小球发生了碰撞，如果碰撞的两个小球的荷电极性不相同则跳转至步骤(8)，如果两个小球的荷电极性相同则跳转至步骤(7)；

(7)根据两个小球的直径和荷电量大小计算两个小球间的库仑力和范德华力大小，如果两个小球间的范德华力大于库仑力，跳转步骤