一种电场数值建模方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种电场数值建模方法及装置，所述方法包括：确定电除尘器的电场边界条件，所述电场边界条件包括电晕极电晕层的空间电荷密度、电晕极的电势、收尘极的电势；建立所述电除尘器的三维模型，并从所述三维模型中提取电场区域；对所述电场区域进行网格划分，并利用电场控制方程建立电场数值模拟模型，对所述电场数值模拟模型进行迭代计算，获得电晕极与收尘极之间的电势分布、场强分布、电流密度分布和空间电荷密度分布。如此，就可实现对线-板式电除尘器二维、三维电场的数值模拟。
【专利说明】一种电场数值建模方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电除尘器领域，具体涉及一种电场数值建模方法及装置。
【背景技术】
[0002]电除尘器广泛应用于燃煤电站、冶金、化工、水泥等行业，是治理大气污染最重要的环保设备之一。它的主要工作原理是:电晕极在直流高电压的作用下将其周围气体电离，粉尘颗粒通过电除尘器时在电场中荷电，并在电场力的作用下向收尘极运动而被捕集，从而使烟气得到净化。由此可知，电场是影响电除尘器除尘效率的关键因素，因此对电除尘器电场的研究有着重要意义。
[0003]目前，常用的电场参数求解方式为:利用计算机数值计算的方法对电除尘器电场进行数值求解，获得电除尘器的场强分布、电流密度分布、空间电荷密度等参数信息。然而，这些数值模拟求解方式大多只针对线-板式电除尘器(即电晕极呈线状，收尘极呈板状)的电场进行二维简化后的数值模拟，特别是针对电晕极为圆线的电场进行数值求解。考虑到芒刺线电晕极(即带有针刺的圆线电极，具体可参见图1所示示意图)具有起晕电压低、放电能力强、电晕稳定等特点，已被广泛应用到电除尘器中，然而现有的二维简化数值模型并不适用于芒刺线-板电除尘器的三维电场，无法进行准确的数值求解。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的电 场数值建模方法及装置，用以提供一种适用于二维、三维电场的数值模拟方案。
[0005]为此，本发明实施例提供如下技术方案:
[0006]—种电场数值建模方法，所述方法包括:
[0007]确定电除尘器的电场边界条件，所述电场边界条件包括电晕极电晕层的空间电荷密度、电晕极的电势、收尘极的电势；
[0008]建立所述电除尘器的三维模型，并从所述三维模型中提取电场区域；
[0009]对所述电场区域进行网格划分，并利用电场控制方程建立电场数值模拟模型，对所述电场数值模拟模型进行迭代计算，获得电晕极与收尘极之间的电势分布、场强分布、电流密度分布和空间电荷密度分布。
[0010]优选的，所述电晕极电晕层的空间电荷密度根据以下公式获得:P ion=ab ε E0 (E-E0), E≥ Ε。；其中，
[0011]Pim为空间电荷密度，a为经验常数，b为电荷载体迁移率，ε为空间介电常数，匕为起晕场强，E为电场强度。
[0012]优选的，如果所述电除尘器为芒刺线-板电除尘器，则所述对所述电场区域进行网格划分，包括:
[0013]所述电场区域的芒刺分布区、及芒刺分布区周边的预设区域采用四面体网格划分，所述电场区域的其它剩余区域采用六面体网格划分。[0014]优选的，所述电场控制方程包括:
[0015]泊松方程:V2V = -P^其中，V为电晕极与收尘极之间任一点的电场电势，P为电场区域的空间电荷密度，ε为空间介电常数；
[0016]电流连续性方程:
【权利要求】
1.一种电场数值建模方法,其特征在于,所述方法包括: 确定电除尘器的电场边界条件，所述电场边界条件包括电晕极电晕层的空间电荷密度、电晕极的电势、收尘极的电势； 建立所述电除尘器的三维模型，并从所述三维模型中提取电场区域； 对所述电场区域进行网格划分，并利用电场控制方程建立电场数值模拟模型，对所述电场数值模拟模型进行迭代计算，获得电晕极与收尘极之间的电势分布、场强分布、电流密度分布和空间电荷密度分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电晕极电晕层的空间电荷密度根据以下公式获得:P ion=ab ε E0(E-E0), E ^ E0 ;其中， P im为空间电荷密度，a为经验常数，b为电荷载体迁移率，ε为空间介电常数，EtlS起晕场强，E为电场强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述电除尘器为芒刺线-板电除尘器，则所述对所述电场区域进行网格划分，包括: 所述电场区域的芒刺分布区、及芒刺分布区周边的预设区域采用四面体网格划分，所述电场区域的其它剩余区域采用六面体网格划分。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电场控制方程包括: 泊松方程:V2V =-/7/'〃 ；其中，V为电晕极与收尘极之间任一点的电场电势，P为电场区域的空间电荷密度，ε为空间介电常数；` 电流连续性方程:▽.+ U)-DVp] = O ;其中，b为电荷载体迁移率，E为电场强度，U为气流速度，D为空间电荷扩散系数； 皮克方程:E。=2.72><10(’功+ 0.054|^_51^/^7);其中，δ为相对于标态的气体密度，r为电晕极曲率半径。
5.根据权利要求1~4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 利用所述电场数值模拟模型对线-板式电除尘器的电场进行数值模拟，并根据模拟结果与试验结果之间的偏差修正所述电场数值模拟模型，直至所述偏差低于预设值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 利用修正后的电场数值模拟模型进行电除尘器的电场数值模拟、电除尘器的最优极配型式选取、电除尘器的整体电场数值模拟中的一项或多项。
7.一种电场数值建模装置，其特征在于，所述装置包括: 边界确定单元，用于确定电除尘器的电场边界条件，所述电场边界条件包括电晕极电晕层的空间电荷密度、电晕极的电势、收尘极的电势； 提取单元，用于建立所述电除尘器的三维模型，并从所述三维模型中提取电场区域； 模型建立单元，用于对所述电场区域进行网格划分，并利用电场控制方程建立电场数值模拟模型，对所述电场数值模拟模型进行迭代计算，获得电晕极与收尘极之间的电势分布、场强分布、电流密度分布和空间电荷密度分布。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 修正单元，用于利用所述电场数值模拟模型对线-板式电除尘器的电场进行数值模拟，并根据模拟结果与试验结果之间的偏差修正所述电场数值模拟模型，直至所述偏差低于预设值。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 应用单元，应用修正后的电场数值模拟模型进行电除尘器的电场数值模拟、电除尘器的最优极配型式选取 、电除尘器的整体电场数值模拟中的一项或多项。
【文档编号】G06F17/50GK103823950SQ201410103082
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】郭俊, 余艾冰, 郭宝玉, 邢茂, 杨丁, 苏寅彪, 叶兴联, 李立锋 申请人:福建龙净环保股份有限公司, 澳大利亚颗粒技术咨询有限公司