【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数值仿真，特别涉及一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、过冷云雾生成，航空发动机燃油液滴燃烧，又或是沙尘暴中的颗粒都存在着带电颗粒感生电磁场现象。颗粒带电的来源是颗粒群之间的碰撞摩擦，带电颗粒在湍流场中运动，会感生电磁场，而感生的电磁场反过来又会对带电颗粒的运动轨迹产生偏转作用，两者闭环耦合，相互影响。
2、然而传统的颗粒两相流求解器不考虑颗粒带电效应，通常仅对电场力进行模拟，而不考虑磁场力，因此无法准确反映实际情况，不符合工程实际。而对于航空发动机设计而言，准确模拟燃油液滴燃烧过程中的各种物理现象是至关重要的，能够为发动机的优化设计提供更可靠的依据；在过冷云雾研究领域，通过数值仿真可以深入了解带电颗粒在云雾形成过程中的作用机制，为气象预报、航空安全等方面提供更准确的理论支持。
3、综上，如何更加准确的对带电颗粒的感生电磁场进行数值仿真模拟是目前有待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法、装置、设备及介质，能够更加准确的对带电颗粒的感生电磁场进行数值仿真模拟。其具体方案如下：
2、第一方面，本申请公开了一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，包括：
3、获取预设流体求解器当前输出的目标湍流场中带电颗粒所在位置的目标流体速度矢量；
4、基于所述目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息
5、利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电场矢量和电流矢量，并基于所述电流矢量更新所述当前时间步的磁场矢量。
6、可选的，所述带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，还包括：
7、将所述带电颗粒的中心位置处的流体速度矢量确定为所述带电颗粒所在位置的目标流体速度矢量。
8、可选的，所述基于所述目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息求解当前时间步的颗粒当前运动信息，包括：
9、确定基于电场矢量、磁场矢量以及相邻时间步之间的速度矢量和位移矢量构建的带电颗粒动力学方程；其中，所述带电颗粒动力学方程中的已知参数包括上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息；
10、将所述目标流体速度矢量和颗粒运动的特征时间代入所述带电颗粒动力学方程以求解当前时间步中所述带电颗粒的当前速度矢量和当前位移矢量。
11、可选的，所述颗粒运动的特征时间的确定过程包括：
12、基于所述带电颗粒的密度、直径和流体动力粘度计算所述颗粒运动的特征时间。
13、可选的，利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电场矢量，包括：
14、基于所述带电颗粒的当前位移矢量确定所述带电颗粒在任意目标位置上的第一电荷量，并确定在对所述目标湍流场进行网格划分后，不同网格上的第二电荷量；
15、确定所述第一电荷量所在位置和所述第二电荷量所在位置之间的位移矢量向径，以利用所述第一电荷量、所述第二电荷量和所述位移矢量向径更新所述当前时间步的电场矢量。
16、可选的，所述基于所述电流矢量更新所述当前时间步的磁场矢量，包括：
17、确定预先设置的旋度算子；
18、基于所述旋度算子对所述电流矢量和所述位移矢量向径进行求旋度运算，以更新得到所述当前时间步的磁场矢量。
19、可选的，利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电流矢量，包括：
20、基于所述带电颗粒的当前速度矢量确定所述带电颗粒在不同方向上的速度变化率，并利用所述带电颗粒的电荷量和所述速度变化率更新所述当前时间步的电流矢量。
21、第二方面，本申请公开了一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟装置，包括：
22、流体速度矢量获取模块，用于获取预设流体求解器当前输出的目标湍流场中带电颗粒所在位置的目标流体速度矢量；
23、运动信息更新模块，用于基于所述目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息求解当前时间步的颗粒当前运动信息；其中，运动信息包括速度矢量和位移矢量，电磁场信息包括电场矢量和磁场矢量；
24、电磁场信息更新模块，用于利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电场矢量和电流矢量，并基于所述电流矢量计算所述当前时间步的磁场矢量。
25、第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：
26、存储器，用于保存计算机程序；
27、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法的步骤。
28、第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法的步骤。
29、可见，本申请通过获取预设流体求解器当前输出的目标湍流场中带电颗粒所在位置的目标流体速度矢量；基于所述目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息求解当前时间步的颗粒当前运动信息；其中，运动信息包括速度矢量和位移矢量，电磁场信息包括电场矢量和磁场矢量；利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电场矢量和电流矢量，并基于所述电流矢量更新所述当前时间步的磁场矢量。
30、可见，本申请在获取到预设流体求解器当前输出的目标湍流场中带电颗粒所在位置的目标流体速度矢量后，可以基于目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息求解当前时间步的颗粒当前运动信息；其中，运动信息具体是包括速度矢量和位移矢量，电磁场信息则具体包括电场矢量和磁场矢量。进一步的，由于颗粒的位置更新了，而不同颗粒间的位置变化会影响电场力，因此需要更新其所受电场力信息，另外，颗粒的速度发生变化，导致其电流也会发生变化，从而也会影响磁场力，因此本申请需要利用颗粒当前运动信息更新当前时间步的电场矢量和电流矢量，再基于电流矢量更新当前时间步的磁场矢量。通过上述方案，能够更加准确的对带电颗粒的感生电磁场进行数值仿真模拟。
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1.一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，所述基于所述目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息求解当前时间步的颗粒当前运动信息，包括：
4.根据权利要求3所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，所述颗粒运动的特征时间的确定过程包括：
5.根据权利要求3所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电场矢量，包括：
6.根据权利要求5所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，所述基于所述电流矢量更新所述当前时间步的磁场矢量，包括：
7.根据权利要求3所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步的电流矢量，包括：
8.一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，所述基于所述目标流体速度矢量并根据上一时间步更新得到的颗粒历史运动信息和历史电磁场信息求解当前时间步的颗粒当前运动信息，包括：
4.根据权利要求3所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，所述颗粒运动的特征时间的确定过程包括：
5.根据权利要求3所述的带电颗粒感生电磁场的数值模拟方法，其特征在于，利用所述颗粒当前运动信息更新所述当前时间步...
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