基于有限元的電解槽仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、稀土被人們譽(yù)為新材料的寶庫，熔鹽電解是稀土金屬制備的常用方法，但熔鹽電解效率很低，本文針對(duì)這一問題提出了對(duì)電解槽施加電磁攪拌，促進(jìn)電解質(zhì)流動(dòng)，從而提高電解效率。而熔鹽電解制備稀土金屬的實(shí)驗(yàn)難度大，不易操作，需要功能完善的軟件系統(tǒng)來滿足電磁攪拌條件下電解槽的電磁場(chǎng)仿真需求。
　　本文以此為研究背景，針對(duì)電解槽電磁場(chǎng)的仿真需求，開發(fā)了基于有限元的電解槽仿真系統(tǒng)。本文基于開源軟件Gmsh利用其Delaunay四邊形算法實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格劃分，并

2、利用該仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)網(wǎng)格優(yōu)化算法:質(zhì)心優(yōu)化算法和節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化算法;建立了稀土電解槽和電磁攪拌器的電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，利用開源求解器GetDP完成了仿真計(jì)算;本文還通過在VS2010開發(fā)環(huán)境中使用C++語言及MFC框架，利用軟件接口技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了仿真系統(tǒng)的人機(jī)交互界面;建立了SQLite數(shù)據(jù)庫用于保存材料和載荷參數(shù)，最終完成了仿真系統(tǒng)的開發(fā)。該仿真系統(tǒng)用于對(duì)電磁攪拌條件下的稀土金屬電解槽的電磁場(chǎng)進(jìn)行仿真，完成了從前處理到計(jì)算到后處理的

3、整個(gè)仿真過程。通過仿真，計(jì)算了電解槽電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力的大小。用戶利用本文開發(fā)的仿真系統(tǒng)，只需在人機(jī)交互界面中輸入?yún)?shù)，系統(tǒng)即能自動(dòng)調(diào)用Gmsh，執(zhí)行腳本命令，進(jìn)行Delaunay網(wǎng)格劃分和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化算法，利用GetDP求解器進(jìn)行有限元計(jì)算，利用SQLite數(shù)據(jù)庫進(jìn)行參數(shù)存儲(chǔ)，最后將所得的結(jié)果文件返回到界面。
　　本文開發(fā)的仿真系統(tǒng)功能完善，操作簡便，可以讓沒有有限元基礎(chǔ)知識(shí)的軟件工程設(shè)計(jì)人員也能很好地借助本系統(tǒng)進(jìn)行電磁攪