鋁-稀土多相熔體混沌流動數(shù)值模擬及流動規(guī)律研究.pdf

1、鋁合金的凝固涉及到包含能量傳遞、物質(zhì)傳輸及相變等復(fù)雜物理變化。電磁攪拌技術(shù)在對金屬熔體進行攪拌混合的同時還能提高金屬的使用性能，因此該技術(shù)在冶煉工業(yè)中的應(yīng)用將越來越廣。與普通機械攪拌不同，電磁攪拌器具備無接觸、易于控制、高效節(jié)能等優(yōu)點，利用變化的電磁場在熔體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流進而引導(dǎo)熔體進行傳質(zhì)傳熱運動。
　　本論文通過對自制電磁攪拌器內(nèi)磁場及流場的模擬仿真，結(jié)合混沌理論對仿真結(jié)果進行分析，探索了電磁攪拌時間及電磁攪拌頻率對熔體流動及

2、熔體內(nèi)稀土元素La的分布的影響。利用有限元分析軟件Maxwell對自制電磁攪拌器內(nèi)電磁場進行了仿真模擬，分別計算了不同頻率的輸入電源對電磁攪拌器內(nèi)感應(yīng)磁場分布的影響并計算出其對攪拌器內(nèi)鋁-稀土多相熔體的作用力。通過自定義函數(shù)（UDF）將所求得電磁力加載至流體分析軟件Fluent中對攪拌器內(nèi)熔體進行建模分析，導(dǎo)出各攪拌參數(shù)下La在攪拌器內(nèi)的體積分數(shù)分布云圖。并通過Matlab軟件自編程序分析了Fluent軟件模擬所得流場，計算了流場的相關(guān)

3、混沌學(xué)參數(shù)，分析攪拌器內(nèi)熔體運動的混沌規(guī)律。
　　通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：在30Hz內(nèi)，攪拌時間及攪拌電磁頻率的增大能夠提升攪拌器內(nèi)熔體所受到的電磁力及其流動運動的混沌程度；相較于單一攪拌頻率的攪拌下，變頻攪拌能夠更有效的對鋁-稀土多相熔體進行攪拌混合，其流動的混沌程度更高。
　　對未攪拌及攪拌頻率為10Hz、20Hz、30Hz及變頻攪拌下稀土鋁合金的試樣進行金相組織分析。通過各金相微觀組織圖的對比分析可知單一頻率攪拌時，頻率