【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數值仿真，特別涉及一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、過冷云霧生成，航空發動機燃油液滴燃燒，又或是沙塵暴中的顆粒都存在著帶電顆粒感生電磁場現象。顆粒帶電的來源是顆粒群之間的碰撞摩擦，帶電顆粒在湍流場中運動，會感生電磁場，而感生的電磁場反過來又會對帶電顆粒的運動軌跡產生偏轉作用，兩者閉環耦合，相互影響。
2、然而傳統的顆粒兩相流求解器不考慮顆粒帶電效應，通常僅對電場力進行模擬，而不考慮磁場力，因此無法準確反映實際情況，不符合工程實際。而對于航空發動機設計而言，準確模擬燃油液滴燃燒過程中的各種物理現象是至關重要的，能夠為發動機的優化設計提供更可靠的依據；在過冷云霧研究領域，通過數值仿真可以深入了解帶電顆粒在云霧形成過程中的作用機制，為氣象預報、航空安全等方面提供更準確的理論支持。
3、綜上，如何更加準確的對帶電顆粒的感生電磁場進行數值仿真模擬是目前有待解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法、裝置、設備及介質，能夠更加準確的對帶電顆粒的感生電磁場進行數值仿真模擬。其具體方案如下：
2、第一方面，本申請公開了一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，包括：
3、獲取預設流體求解器當前輸出的目標湍流場中帶電顆粒所在位置的目標流體速度矢量；
4、基于所述目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息
5、利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電場矢量和電流矢量，并基于所述電流矢量更新所述當前時間步的磁場矢量。
6、可選的，所述帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，還包括：
7、將所述帶電顆粒的中心位置處的流體速度矢量確定為所述帶電顆粒所在位置的目標流體速度矢量。
8、可選的，所述基于所述目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息求解當前時間步的顆粒當前運動信息，包括：
9、確定基于電場矢量、磁場矢量以及相鄰時間步之間的速度矢量和位移矢量構建的帶電顆粒動力學方程；其中，所述帶電顆粒動力學方程中的已知參數包括上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息；
10、將所述目標流體速度矢量和顆粒運動的特征時間代入所述帶電顆粒動力學方程以求解當前時間步中所述帶電顆粒的當前速度矢量和當前位移矢量。
11、可選的，所述顆粒運動的特征時間的確定過程包括：
12、基于所述帶電顆粒的密度、直徑和流體動力粘度計算所述顆粒運動的特征時間。
13、可選的，利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電場矢量，包括：
14、基于所述帶電顆粒的當前位移矢量確定所述帶電顆粒在任意目標位置上的第一電荷量，并確定在對所述目標湍流場進行網格劃分后，不同網格上的第二電荷量；
15、確定所述第一電荷量所在位置和所述第二電荷量所在位置之間的位移矢量向徑，以利用所述第一電荷量、所述第二電荷量和所述位移矢量向徑更新所述當前時間步的電場矢量。
16、可選的，所述基于所述電流矢量更新所述當前時間步的磁場矢量，包括：
17、確定預先設置的旋度算子；
18、基于所述旋度算子對所述電流矢量和所述位移矢量向徑進行求旋度運算，以更新得到所述當前時間步的磁場矢量。
19、可選的，利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電流矢量，包括：
20、基于所述帶電顆粒的當前速度矢量確定所述帶電顆粒在不同方向上的速度變化率，并利用所述帶電顆粒的電荷量和所述速度變化率更新所述當前時間步的電流矢量。
21、第二方面，本申請公開了一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬裝置，包括：
22、流體速度矢量獲取模塊，用于獲取預設流體求解器當前輸出的目標湍流場中帶電顆粒所在位置的目標流體速度矢量；
23、運動信息更新模塊，用于基于所述目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息求解當前時間步的顆粒當前運動信息；其中，運動信息包括速度矢量和位移矢量，電磁場信息包括電場矢量和磁場矢量；
24、電磁場信息更新模塊，用于利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電場矢量和電流矢量，并基于所述電流矢量計算所述當前時間步的磁場矢量。
25、第三方面，本申請公開了一種電子設備，包括：
26、存儲器，用于保存計算機程序；
27、處理器，用于執行所述計算機程序，以實現前述公開的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法的步驟。
28、第四方面，本申請公開了一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機程序；其中，所述計算機程序被處理器執行時實現前述公開的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法的步驟。
29、可見，本申請通過獲取預設流體求解器當前輸出的目標湍流場中帶電顆粒所在位置的目標流體速度矢量；基于所述目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息求解當前時間步的顆粒當前運動信息；其中，運動信息包括速度矢量和位移矢量，電磁場信息包括電場矢量和磁場矢量；利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電場矢量和電流矢量，并基于所述電流矢量更新所述當前時間步的磁場矢量。
30、可見，本申請在獲取到預設流體求解器當前輸出的目標湍流場中帶電顆粒所在位置的目標流體速度矢量后，可以基于目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息求解當前時間步的顆粒當前運動信息；其中，運動信息具體是包括速度矢量和位移矢量，電磁場信息則具體包括電場矢量和磁場矢量。進一步的，由于顆粒的位置更新了，而不同顆粒間的位置變化會影響電場力，因此需要更新其所受電場力信息，另外，顆粒的速度發生變化，導致其電流也會發生變化，從而也會影響磁場力，因此本申請需要利用顆粒當前運動信息更新當前時間步的電場矢量和電流矢量，再基于電流矢量更新當前時間步的磁場矢量。通過上述方案，能夠更加準確的對帶電顆粒的感生電磁場進行數值仿真模擬。
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1.一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求1所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，所述基于所述目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息求解當前時間步的顆粒當前運動信息，包括：
4.根據權利要求3所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，所述顆粒運動的特征時間的確定過程包括：
5.根據權利要求3所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電場矢量，包括：
6.根據權利要求5所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，所述基于所述電流矢量更新所述當前時間步的磁場矢量，包括：
7.根據權利要求3所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步的電流矢量，包括：
8.一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬裝置，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求1所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，所述基于所述目標流體速度矢量并根據上一時間步更新得到的顆粒歷史運動信息和歷史電磁場信息求解當前時間步的顆粒當前運動信息，包括：
4.根據權利要求3所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，所述顆粒運動的特征時間的確定過程包括：
5.根據權利要求3所述的帶電顆粒感生電磁場的數值模擬方法，其特征在于，利用所述顆粒當前運動信息更新所述當前時間步...
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