186kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的三维数值计算

应用表面磁荷法对 １８６ ｋＡ大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了三维数值计算．通过计算结果与实际测量结果的比较，可以得出，应用表面磁荷法对铝电解槽磁场进行计算所得的结果是较为精确的，且计算结果比较接近铝电解槽的实际磁场．应用本计算软件对铝电解槽磁场进行三维计算可以满足铝电解槽母线设计的要求．

现代大型铝电解槽内复杂物理场的仿真计算与优化

总结了国内外在铝电解槽电热场、热应力场及电磁流场方面的研究进展,指出当前多物理场仿真计算算法的不足,介绍了最新开发的＂液（电解质）-液（铝）-气＂和＂液-气-固（颗粒）＂两类三相流模型、多物理场（电、磁、热、流、力、浓度分布场等）、磁流体稳定性和电流效率三维耦合仿真模型与算法,并提出基于多相-多场耦合仿真的大型铝电解槽结构与生产工艺综合优化方法,发现大型铝电解槽在3.7~3.9 V低电压下高效、低电耗、低排放、稳定运行的状态空间,并确立相应的工艺实现条件。

阻流阴极铝电解槽流场数值模拟研究

运用商业流体计算软件ANSYS CFX,研究了阻流阴极铝电解槽熔体流场分布,分析了阻流阴极能够提高电解槽磁流体稳定性、降低极距的原因。数值模拟结果表明,阻流阴极电解槽铝液平均流速较传统电解槽降低了60%,电解质平均流速降低了40%;两相稳态界面向上隆起量和向下凹陷量之间的差值减小1cm,界面变形趋于平缓。

铝电解槽三维稳态磁流体动力学建模

建立了三维、三相铝电解槽磁流体动力学仿真模型,对220kA电解槽电-磁-流场进行了计算。结果表明,熔体在磁场内作相对运动产生的电场改变了长轴方向和短轴方向水平电流密度分布,并进一步影响了垂直电磁力分布;该槽铝液中心最大流速15.0cm/s,平均流速4.6cm/s,界面变形2.0 cm。

铝电解槽异型阴极钢棒的对比仿真研究

减小铝液中水平电流是实现铝电解槽节能降耗的重要手段之一。本文针对当前出现的五种有代表性的异型阴极钢棒,在有限元商业软件ANSYS平台上分别建立其相应的三维电热场耦合切片计算模型,在兼顾槽底压降变化等因素的情况下,分析和对比了这些钢棒在减小铝液中水平电流方面的效果。结果表明:相比于传统阴极钢棒,五种异型阴极钢棒都能不同程度地减小铝液中的水平电流,但除方案二的阴极钢棒外,都在一定程度上增大了阴极压降;同时阴极炭块和钢棒的电流密度也都有所改变。

铝电解槽磁场的三维数值计算

应用表面磁荷法对铝电解槽的磁场进行了三维计算 ,并将计算结果与实际测量结果进行了比较 ,建立了相应的计算软件 ,并用于铝电解槽有关设计研究 .

不同进电方式与槽膛内形的铝电解槽内流场的数值模拟

采用k ε双方程模型封闭的Navier stokes方程描述铝电解槽内熔体的湍流流动。对于 2 0 0kA、160kA与 80kA三种不同进电方式的铝电解槽以及具有不同槽膛内形的 160kA槽 ,在磁场、热场解析的基础上 ,计算出相应工况下动量方程中的源项 ,即洛仑兹力 ,并对稳定状态下熔体的三维流场进行了数值计算。计算结果表明 ,在模拟工况条件下 ,铝液流动在 2 0 0kA槽内呈现出四个旋涡 ,在 160kA与 80kA槽内呈现出两个旋涡 ;

186kA大型预焙阳极铝电解槽流场的数值计算

应用SIMPLER算法对 186kA大型预焙阳极铝电解槽的流场进行了计算。由计算结果可以看出 ,186kA大型预焙阳极铝电解槽的流场分布较为均匀 ,且流速较小 ,这将对铝电解生产的稳定操作。

电流分布对160kA预焙阳极铝电解槽磁场影响的数值计算

应用表面磁荷法对贵州铝厂 16 0kA大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了计算 ,通过对电流分布均匀情况下和考虑了实际电流分布情况下的电解槽磁场的比较 ,可以看出 ,阳极和阴极电流分布对铝电解槽磁场分布具有绝对的影响 ,只有在考虑了阳极和阴极电流实际分布的情况下 ,才能准确地计算出铝电解槽的实际磁场分布。

铝电解槽壳垂直平板肋的传热模型

运用数值计算，研究铝电解槽壳垂直平板肋的稳态自然对流与表面辐射的耦合传热模型，求解肋板的温度分布、散热量等参数，对肋板性能进行分析，并进行现场实测检验·设计的数值计算程序能简单、精确、快速地计算电解槽垂直平板肋的散热量，程序计算所得结果比原来算法所得结果包含更多的信息量．

三点进电母线配置的预焙槽三维磁场数值计算

应用等效磁偶极子法开发了预焙铝电解槽磁场计算软件,并应用到某厂82kA三点进电预焙铝电解槽的磁场计算。计算结果表明:水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡,两个大面处的磁感应强度较大,中间的磁感应强度较小;垂直磁场沿长轴及短轴方向都呈反对称分布,极值出现在电解槽的四个角部。与实测比较,计算结果较为准确,可以满足铝电解槽母线设计时的磁场仿真计算的要求;同时表明,由自焙槽改预焙槽时,采用第三点补偿母线的方式是可取的。

82KA预焙铝电解槽三维磁场数值计算

应用等效磁偶极子法对预焙铝电解槽的磁场进行了三维数值计算 ,与实测值比较 ,表明计算结果较为准确 ,可以满足铝电解槽母线设计时的磁场仿真计算的要求。应用自编软件对某厂 82kA预焙槽的磁场分布进行了计算分析 ,表明由自焙槽改预焙槽时 ,采用第三点补偿母线的方式是可取的。

简化铝电解槽运动界面的磁场断层成像

铝电解槽的界面运动影响了槽内的电流密度分布,对电解铝的电流效率造成了不利影响.但是,到目前为止,在高温条件下,还没有有效方法用以测量铝液界面运动情况.本文采用磁场断层成像技术,通过设计环形传感器阵列测量系统,对电解槽周围的磁场扰动进行了测量.同时,采用CCD相机对界面的位移进行了观测,并根据毕奥-萨伐尔定律对磁场分布进行了计算.结果表明,在频率为9.4Hz的周期性竖直振动下,液态铝界面产生法拉第不稳定性,以4.7Hz的频率起伏振动.在此情况下,由16个二维磁通门传感器组成的环形传感器阵列能够精确测量界面位移对磁场的扰动,考虑到计算仅采用了一个主要的界面模式,与计算结果相比,标准偏差在16%左右,计算结果与测量值定量符合.

铝电解槽壳散热模型

将铝电解槽壳底部及侧部分解成三种散热单元，这三种散热单元可排列与组合成各种现代铝电解槽壳表面结构。提出了开口向下水平平板肋的稳态自然对流与表面辐射的耦合传热新模型，并结合另外两种单元的耦合传热模型对肋板的温度分布、散热量等进行计算求解，对肋板性能进行分析。用三种检验方法检验三种散热模型，设计编写的数值计算程序和近似计算程序能简单、精确、快速地计算不同类型的电解槽壳的散热。