尹诚刚
,
李劼
,
徐宇杰
,
杨帅
,
赖延清
,
江南
,
张红亮
中国有色金属学报
采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算，分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明：新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流；新型阴极钢棒中绝缘材料的加入在一定程度上增大了槽电压；当钢棒和钢棒糊接触不是很好时，新型阴极钢棒电解槽比传统阴极钢棒电解槽更容易出现阴极炭块和钢棒连接区域温度过高的情况。该计算结果可为铝电解槽在应用此种新型阴极钢棒后所获得的节能效果以及个别槽在运行过程中出现的问题提供理论依据。
关键词:
铝电解槽
,
新型钢棒
,
水平电流
,
电热场
,
数值模拟
,
电接触
徐宇杰
,
李劼
,
尹诚刚
,
杨帅
,
张红亮
,
吕晓军
中国有色金属学报
指出广泛使用的铝电解槽电-热场分离的计算方法和电-热场弱耦合计算方法的理论缺陷，提出一种电-热场强耦合计算模型。以某420 kA铝电解槽为对象，同时应用强耦合模型与传统的弱耦合模型对其电-热场进行计算，计算结果证明了在电-热场分析中采用强耦合模型的必要性。研究结果表明：不设定熔体温度是电场和热场实现强耦合的关键，对槽内各热源进行准确描述并引入计算模型中是获得可靠的铝电解槽电-热场分布的必要条件。
关键词:
铝电解槽
,
电-热场
,
强耦合
,
热源分布
徐宇杰
,
李劼
,
张红亮
,
赖延清
中国有色金属学报
基于铝电解槽内流体体系及电磁场分布特点,建立了非线性磁流体动力学浅水模型,并应用此模型对某300 kA电解槽的熔体流场及铝液-电解质界面波动进行瞬态数值研究.在此基础上,通过动力学计算分析极距及铝液区垂直磁场对磁流体稳定性的影响.结果表明:随着极距的减小,界面波动由稳定趋向于不稳定;减小铝液区的垂直磁感应强度能大幅提高磁流体的稳定性.
关键词:
铝电解
,
磁流体动力学模型
,
稳定性
,
数值计算
刘伟
,
李劼
,
赖延清
,
徐宇杰
,
刘业翔
中国有色金属学报
研究了铝电解槽复杂开域的媒质接触、结构化网格划分、磁场边界条件施加、场耦合等建模问题.运用标量电位法、标量磁位法和有限体积法在商业软件平台上开发了铝电解槽电-磁-流场的计算模块,并与工业电解槽上的测量数据对比验证其可靠性.在此基础上提出一种母线设计方法,获得较优的母线配置方案SG2.仿真结果表明:SG2水平电流小,磁场分布对称性好;熔体平行大而流动有助于氧化铝输运.磁场分析结果表明:立柱母线中的电流可大幅度抵消非均匀阴极母线电流对磁场分布的影响,决定最终磁场分布.
关键词:
铝电解
,
电磁场
,
流场
,
母线
,
数值计算
李劼
,
张红亮
,
徐宇杰
中国有色金属学报
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.
关键词:
铝电解槽
,
电热场
,
热应力场
,
电磁流场
,
数值仿真
