[发明专利]一种基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法

权利要求书

1.一种基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，利用ComsolMultiphysics多物理场仿真软件中的电场模块、层流模块和流动颗粒追踪耦合模块进行仿真，具体包括：

搭建几何模型，搭建一个管道，管道的一端为入口，管道的另一端分叉设置为一个出口和一个排污口；

利用电场模块在管道内部仿真非匀强电场；

利用层流模块在管道内部施加流体场，得到电场-流体场耦合物理场，完成模型的环境搭建；

利用流动颗粒追踪耦合模块在管道的入口释放一定数量的颗粒，颗粒在管道内受到流体和电场的作用力，对运动轨迹进行求解；

通过调节电场模块、层流模块以及流动颗粒追踪耦合模块的参数，模拟得到颗粒的不同运动轨迹，根据需要的运动轨迹对应的电场模块、层流模块以及流动颗粒追踪耦合模块的参数设置实际的排污装置。

2.按照权利要求1所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，所述电场模块完成电场的仿真，包括在管道上构建电极，并施加电极激励条件，建立管道内流体的电场分布，并模拟电极产生的电场在管道内电场线疏密，强弱情况。

3.按照权利要求1所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，利用所述层流模块设置管道流体的入口和出口，并模拟管道内不同位置流体的流速。

4.按照权利要求1所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，利用流动颗粒追踪模块设置颗粒的释放入口、释放时间、释放方式、结合电场-流体场耦合物理场得到颗粒受到的流体的曳力、颗粒受到的电场作用力，进行求解，得到颗粒的运动轨迹。

5.按照权利要求2所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，所述电场模块使用频域分析，设置被测场的边界条件和电场的激励条件，对区域进行网格剖分并求解，完成电场环境的模拟，其中：

描述电场的控制方程为麦克斯韦方程组

其中J为电流密度；Q_j，v为电流源；σ为电导率；；D为电通量；J_e外部电流密度。

6.按照权利要求5所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，使用电场模块的频域分析中，将，将电场的控制方程设置为研究控制，设置被测场的边界条件和电场的激励条件，求解的区域为整个几何模型，激励条件为电势，所述电势包括正电势和负电势，其中电极的排布是多电极阵列排布，每个电极宽度相同，间隔相同，同一时刻为正负交替排列。

7.按照权利要求3所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，所述层流模块描述层流两相流流体流动的控制方程：

其中ρ为密度；u为流速；p为压强；I为此相所受压力系数；K为广义动量源相；F为体积力；T为温度。

8.按照权利要求7所述的基于多物理场耦合电场排垢装置设计方法，其特征在于，将层流模块的方程设置为研究控制，设置边界条件，求解域为整个几何模型，管壁条件为无滑移，选择右侧管壁为入口，入口速度方向为法向流入，选择左侧两个管壁为出口，出口边界条件设置为压力，压力条件为静压，并抑制回流，再用稳态求解器进行求解，得到管道内流速分布图。