槽型对5kA级惰性阳极铝电解槽流场影响仿真

提出了两种5 kA级惰性阳极铝电解槽结构,使用有限元仿真方法计算了不同槽型电解槽在仅电磁力作用、仅阳极气体作用、电磁力和阳极气体共同作用下的流场和界面波动情况。计算结果表明:铝液运动主要受电磁力控制,电解质运动主要受阳极气体控制;槽型1比槽型2整体流速更低,界面波动更小。     

5kA级惰性阳极铝电解槽流场仿真研究

针对铝电解槽流场计算方法的不足,率先提出一种用于铝电解槽流场仿真计算的间接耦合方法,并使用此方法对5 kA级惰性阳极铝电解槽分别在电磁力、阳极气体、电磁力和阳极气体共同作用下的电解质和铝液流场分布情况进行了仿真计算。计算表明,计算方法能够合理计算出电解质和铝液在任一体积力作用下的流场分布。5 kA级惰性阳极铝电解槽电解质流动主要受阳极气体控制,铝液流动主要受电磁力控制。电解质在仅电磁力作用、仅阳极气体作用、电磁力和阳极气体共同作用下的平均流速分别为1.784 cm/s、3.657 cm/s、3.814 cm/s,铝液平均流速分别为1.295 cm/s、3.509 cm/s、3.696 cm/s。     

阴极炭块材料对铝电解槽电热场影响的研究

阴极炭块材料的选取与铝电解槽的经济效益密切相关。以某180 kA级铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS建立电热场数学模型,分析比较了半石墨质、半石墨化和石墨化三种阴极炭块材料对电解槽电热场的影响。结果表明,上述三种情况下的阴极炭块欧姆压降分别为0.286 V、0.226 V和0.142 V,总散热量分别为333 kW、339 kW和346 kW,采用石墨化阴极炭块的节能效果最好,而半石墨化阴极炭块次之。     

铝电解槽磁流体数值仿真计算研究

根据磁流体力学的相关理论和铝电解槽内的磁流体特征,建立铝电解槽磁流体计算模型,利用该模型对x方向磁场作用下的二维双阳极下的磁流体流动进行数值计算,分析极距变化和磁场强度对磁流体界面波动的影响:极距的增大有利于磁流体界面波动的稳定,磁场强度增大到一定程度时会引起阳极底掌和铝液的短路,同时导致界面的剧烈波动。     

槽型对5kA级惰性阳极铝电解槽电热场影响仿真研究

提出了两种5 kA级惰性阳极铝电解槽结构,使用有限元仿真方法计算了不同槽型电解槽在分别采用普通阴极、石墨化阴极下的电热场分布情况。计算结果表明:不同槽型电解槽在初始条件下热量不平衡,但在强化电流、增加极距、加强保温后,均能实现热平衡;采用石墨化阴极需要输入更多的热量才能实现热平衡,但能够使阴极底部等温线分布更合理;在同样达到热平衡时,槽型2结构略优于槽型1。     

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、延长铝电解槽的寿命以及提高电流效率产生良好的影响。     

铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的进展

介绍了国内外铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的研究现状，并指出其存在的不足主要在于电、磁、流场分开计算，提出了铝电解槽电、磁、流场耦合数值计算的思维方法。     

电解槽内异型凸台对电解质/铝液界面波动的影响

针对铝电解槽内电解质/铝液界面的波动现象,基于计算流体动力学(CFD)的方法建立了铝电解槽内电解质/铝液两相流体流动的数学模型.使用Fluent软件的流体体积自由面跟踪法和自定义函数,研究了阴极凸台对电解质/铝液界面波动的影响.结果表明,异型凸台的加入使得两相界面的波动幅度降低了17.2%,但凸台的存在同时也使得熔体对侧部槽帮冲刷增强.     

铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的进展

介绍了国内外铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的研究现状 ,并指出其存在的不足主要在于电、磁、流场分开计算 ,提出了铝电解槽电、磁、流场耦合数值计算的思想     

铝电解槽阴阳极热力分析仿真研究

铝电解是高能耗行业,节能降耗一直是铝电解行业致力研究的课题。借助大型通用有限元分析软件ANSYS,建立铝电解槽阴阳极热结构模型,对铝电解槽阴阳极的热场、应力场进行了数值仿真研究,为降低阴阳极接触电压提供数据支持。仿真结果表明：铝电解槽阴阳极的高温部分集中在阳极炭块底部和阴极中部。而应力集中在阴极底部接触部分,应力最小的地方在阳极炭碗部分。     

大型铝电解槽电流效率数值建模研究

对铝电解槽内电流损失机理和现代大型槽(>400kA)的强湍流特征进行剖析,采用界面更新理论描述铝液—电解质界面附近的传质行为,建立了电流损失计算方程、质量传递系数方程及电流效率全域计算方程,进而结合多相流体力学及熔盐电化学相关理论,在CFX平台上建立了关联熔体运动的大型铝电解槽电流效率全域数值计算模型。应用该模型对某400kA级大型铝电解槽的电流效率进行了瞬态实时计算,求得全槽时均电流效率约为92.57%。     

铝电解槽侧壁换热体系的计算建模与应用

以商业软件ANSYS为平台,建立了400 kA预焙阳极铝电解槽侧壁换热体系的的三维仿真模型,并进行了具体的数值模拟计算。结果表明:在设定的工况条件下,熔体区侧壁最高温度为112℃,与常规的自然冷却相比,降低150℃以上,侧壁单组换热器的换热量为2 342 W。炉帮形状比较规整,炉帮厚度为16.8 cm左右。研究成果可为铝电解槽侧壁换热体系的设计提供参考。     

欠量与过量下料对铝电解氧化铝浓度分布影响的数值模拟

基于前期对铝电解气液两相流及氧化铝溶解与输运行为的研究成果,建立了300kA铝电解槽内耦合考虑氧化铝溶解行为的气液两相流欧拉双流体多组分计算模型,研究和讨论了欠量与过量下料对槽内氧化铝浓度分布特性的影响及规律。结果表明,铝电解槽内存在高氧化铝浓度和低氧化铝浓度区域;在欠量下料状态下,氧化铝浓度会持续降低,而在过量下料状态下,氧化铝浓度会持续升高;不同欠量与过量下料状态交替切换方式下的全槽区域及高浓度与低浓度区域的平均氧化铝体积浓度均在工业可控范围内。     

开槽阳极对铝电解气液两相流及气泡分布特性影响的数值模拟

基于计算流体动力学原理,建立了全尺度三阳极铝电解槽内气液两相流三维CFD-PBM耦合计算模型,采用Grace曳力系数模型和Simonin湍流扩散力模型分别计算气液相间曳力和湍流扩散力,研究和讨论了开槽阳极对阳极底掌区域内气液两相流体流动及气泡分布特性的影响。结果表明,电解质流场预测结果与文献测试结果吻合良好;对阳极进行开槽可明显加快气泡的逸出方式,从而改变电解质流场和气体体积分数分布;长度方向开槽可明显降低气体体积分数和减小气泡索特平均直径。     

铝电解槽电热场仿真分析在实践生产中应用的研究

以电解生产技术参数为设定条件，利用有限元ANSYS为平台，建立200kA电解槽三维电热场模型，对其进行模拟分析，其结果显示电解槽在生产中存在炉帮厚、伸腿长及内热不足等问题，这与生产中存在的问题基本相符。本文通过有限元ANSYS建模、分析、诊断铝电解生产中电热场的实际情况，提出优化方案，为铝电解槽的优化生产工艺参数提供了可靠、快速的方法和手段。     

全数字化500kA虚拟铝电解槽

以某500kA特大型铝电解槽为对象,通过数值仿真研究得到电解槽各物理场的分布结果,进而提出一种将仿真结果与虚拟现实技术相融合的方法,最终创建一个数字化的500kA虚拟铝电解槽。通过在3D虚拟现实平台上展示的结果表明,该成果能够创建一个完全基于计算机的虚拟世界,能让参与者非常直观地全面掌握电解槽结构、槽内物理场的分布等,从而为铝电解的培训、展示、槽况诊断等提供强有力工具。