[发明专利]一种静电对弱磁场微扰机理的数值分析方法

权利要求书

1.一种静电对弱磁场微扰机理的数值分析方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据油气混合物流经微平衡系统的实际工况，确定油气混合比、油管管径大小、微平衡系统的结构参数，所述结构参数包括励磁线圈和反馈线圈的尺寸和匝数；

步骤2，建立磁场微平衡数学模型，验证所述磁场微平衡数学模型的准确度；

步骤3，获取油气混合物在不同电压下产生的极化电荷量；

步骤4，获取油气混合物的转移电荷量，包括：在实验室条件下，油液呈现为流动带电，获取转移电荷量为计算油液流动带电量；

步骤5，建立总电荷量对分布电容扰动的数学模型，获取不同电荷量对微平衡系统分布电容的影响，从而得到微平衡系统中分布电容的变化量；

步骤6，根据步骤5中得到的分布电容的变化量，建立分布电容变化量对磁场微平衡干扰的数学模型；

步骤7，对步骤5得到的总电荷量对分布电容扰动的数学模型进行修正；

其中，所述步骤2中建立磁场微平衡数学模型，包括：

分别建立微平衡系统中激励线圈、反馈线圈和油管的几何模型，所述激励线圈包括激励线圈1和激励线圈2；

对所述激励线圈、反馈线圈和油管的几何模型设置材料属性；

对所建立的磁场微平衡数学模型进行求解运算，根据运算结果验证磁场微平衡数学模型的准确度；

所述步骤5中建立总电荷量对分布电容扰动的数学模型，包括：

由2个励磁线圈和1个反馈线圈构建出3导体的微平衡系统，设置激励线圈1的电位为1V，激励线圈2和反馈线圈接地，通过激励线圈1上的电荷确定矩阵系数C₁₁；对于具有3个线圈的微平衡系统，所述总电荷量对分布电容扰动的数学模型为第i个线圈的电荷量与微平衡系统中所有线圈的电压之间的关系，表示为：

对已建立总电荷量对分布电容扰动的数学模型，通过空间电荷密度选项添加电荷总密度，并选择稳态源扫描的步骤，对3个线圈逐一扫描，计算出麦克斯韦矩阵；

所述步骤6中建立分布电容变化量对磁场微平衡干扰的数学模型，包括：

所述微平衡系统中激励线圈1与反馈线圈构成电容C₁，激励线圈2与反馈线圈构成电容C₂，当微平衡系统受到V₀电压，频率w驱动时，气泡通过电容C₁时，极化电荷和转移电荷引起的电容量变化导致微平衡系统的不平衡，电容变化量对微平衡系统的磁场扰动的规律表示为：

其中，C₁为激励线圈1与反馈线圈构成的电容，C₂为激励线圈2与反馈线圈构成的电容，G₀为放大倍数；w为角频率，R₁为激励线圈1与反馈线圈构成的电阻，R₂为激励线圈2与反馈线圈构成的电阻，θ为激励电压初相位，wt+θ为激励电压相位。

2.根据权利要求1所述的静电对弱磁场微扰机理的数值分析方法，其特征在于，所述激励线圈、反馈线圈采用铜质材料，相对磁导率为1，相对介电常数为1，电导率5.998×10⁷S/m；

所述油管中油液采用润滑油，相对磁导率为1，相对介电常数为1，电导率5×10¹⁰S/m。

3.根据权利要求2所述的静电对弱磁场微扰机理的数值分析方法，其特征在于，所述步骤3包括：

当油气混合物中的气泡通过所述微平衡系统的微平衡磁场时进行分析，通过网格划分，得到不同管径、不同激励电压下，油气混合物中两种不同介质产生的极化电荷量。

4.根据权利要求3所述的静电对弱磁场微扰机理的数值分析方法，其特征在于，所述气泡通过微平衡磁场时的分析方式，包括：

在步骤2建立的磁场微平衡数学模型中添加静电物理场，并设定通道1和通道2为激励线圈，设定通道3为反馈线圈，通道类型定义为电压；

分别对各个线圈、油管和空气域进行网格划分，获得不同管径、不同激励电压下，油气混合物中两种不同介质产生的极化电荷量。