某型鋁電解槽電磁流場(chǎng)及電磁熱場(chǎng)耦合研究.pdf

1、鋁電解槽是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它涉及到電、磁、熱、力、流等多個(gè)物理場(chǎng)，這些多物理場(chǎng)相互作用，彼此耦合，共同影響電解槽運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。研究鋁電解槽中多物理場(chǎng)之間的耦合影響，不僅具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且對(duì)鋁電解槽的安全生產(chǎn)、節(jié)能減耗有十分重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。
　　本文以某大型電解槽為研究對(duì)象，采用有限元方法建立了完整的電磁場(chǎng)、流場(chǎng)、電磁熱耦合模型，深入研究了影響電磁場(chǎng)的多種因素，氣泡對(duì)電解質(zhì)-鋁液流速及界面波動(dòng)的影響，以及電磁熱場(chǎng)之

2、間的相互作用。本文主要研究工作如下：
　　（1）基于Maxwell仿真平臺(tái)，建立電磁場(chǎng)全槽模型。研究了鐵磁物質(zhì)（槽殼、搖籃架、陰極鋼棒、陽極鋼爪）對(duì)全槽磁場(chǎng)分布的影響，尤其研究了過道母線對(duì)系列槽磁場(chǎng)分布的影響。計(jì)算模擬結(jié)果表明：鐵磁物質(zhì)會(huì)明顯減弱磁場(chǎng)的數(shù)值和波動(dòng)幅度；在僅考慮槽殼時(shí)，槽內(nèi)磁場(chǎng)分布在數(shù)值上有所增加；磁場(chǎng)強(qiáng)度隨過道母線與系列槽距離的增大而降低，當(dāng)過道母線與系列槽的距離為15 m時(shí)，影響降到最低。
　?。?）基于C

3、FX分析平臺(tái)，建立電解質(zhì)-鋁液-氣泡三相流模型。應(yīng)用三相流非均相模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算，考慮了不同氣泡直徑對(duì)流場(chǎng)流速及波動(dòng)的影響。計(jì)算模擬結(jié)果表明：電解質(zhì)-鋁液的流速、波動(dòng)面變形量均隨著氣泡直徑的增大而增大，且波動(dòng)面變形量的最大值出現(xiàn)在陽極中縫；直徑較大時(shí)氣泡更容易從陽極中縫溢出，導(dǎo)致此處流速增大，界面波動(dòng)加劇。
　　（3）基于Maxwell與Workbench分析平臺(tái)，建立完整的電磁熱耦合模型，研究了它們之間的相互影響。計(jì)算模擬結(jié)