本案例利用Fluent MHD模型计算静电除尘器中颗粒的运动轨迹。

1 计算模型

静电除尘器结构如下图所示。

模型长度为800 mm，宽度为400 mm，高度为300 mm，电晕线直径为5 mm。考虑模型对称性，选取轴对称的一侧的为计算区域。

计算区域几何模型如图所示，包含4根电晕线，其间距为200 mm。

生成全六面体计算网格，如图所示。

电晕线局部细节如图所示。

如果颗粒粒径非常小，重力相比较电场力可以忽略不计的话，也可以使用二维网格进行计算。

二维网格如图所示。

二维网格电晕线附近网格如下图所示。

受计算资源限制，本次案例采用二维模型进行演示。文末的下载链接中包含了三维模型网格，有兴趣的道友可以自行尝试。三维模型的设置过程与二维模型完全一致。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision启动Fluent
• 读入网格文件esp.msh

2.1 General设置

• 如下图所示缩放计算区域，确保计算域长度0.8 m，宽度0.2 m

2.2 激活MHD模型

• 利用TUI命令define/models/addon-module并选择1激活MHD模型

2.3 Models设置

• 打开MHD模型设置对话框，初始化MHD模型

• 打开DPM模型设置对话框，激活选项Interaction with Continuous Phase

• 确保选项body Force为mhd_dpm_force::mhd

注：MHD模型会自动将电场力和洛伦兹力加载到颗粒上。使用者也可以使用UDF宏DEFINE_DPM_BODY_FORCE自定义作用在颗粒上的电场力。

• 指定颗粒入射条件，如下图所示

• 打开随机游走模型，指定Number of Tries为10

2.4 Materials设置

• 指定连续相的电导率参数，如下图所示

• 指定颗粒材料密度与电荷密度，如下图所示

注：有一些文献中将颗粒的电荷密度表达为电场强度的函数，这可以利用UDF宏DEFINE_DPM_PROPERTY来实现。

2.5 边界条件设置

• 指定入口速度0.12 m/s

• 指定电晕线壁面边界的电势为30000 v，如下图所示

• 指定收集板电势为0 V，如下图所示

• 指定收集板的DPM条件为trap

2.6 初始化计算

• 进行初始化

2.7 设置迭代参数

• 设置迭代计算参数

2.8 电场及流场计算结果

• 电场强度分布

• 电场矢量分布

• 颗粒收集信息如下图所示

可得到工作效率为：

• 颗粒轨迹如图所示

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