鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)流場的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文以國家“973”項(xiàng)目的子課題“新型導(dǎo)流型鋁電解槽設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究”(G1999064903)為依托，以兩端進(jìn)電的156kA預(yù)焙鋁電解槽為研究對(duì)象，首先對(duì)鋁電解槽內(nèi)的電解質(zhì)流場進(jìn)行了詳細(xì)分析，并在適當(dāng)簡化的基礎(chǔ)上，建立了鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型；然后，以商業(yè)CFD軟件CFX4.3為平臺(tái)，分別對(duì)常規(guī)槽內(nèi)電磁力作用、陽極氣體作用以及電磁力和陽極氣體共同作用這三種情況下的電解質(zhì)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，利用

2、水模型實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證；最后，利用已經(jīng)驗(yàn)證的模型，對(duì)一種新型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流槽內(nèi)的電解質(zhì)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并研究了陰極傾斜角和極距對(duì)電解質(zhì)流場的影響。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及結(jié)論如下： (1)本文考慮了所有的電解質(zhì)流動(dòng)區(qū)域，使研究范圍更加全面；首次采用多流體模型對(duì)鋁電解槽內(nèi)的電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行求解，并考慮了氣泡的變形，更加接近于實(shí)際情況； (2)對(duì)常規(guī)槽內(nèi)電解質(zhì)流場的研究結(jié)果表明：電磁力作用時(shí)，電解質(zhì)以水平運(yùn)

3、動(dòng)為主，半槽的電解質(zhì)流場基本上呈現(xiàn)一個(gè)大渦的結(jié)構(gòu)；陽極氣體作用時(shí)，電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)主要是以每個(gè)陽極周圍的小循環(huán)為主；電磁力和陽極氣體共同作用時(shí)，電解質(zhì)流場與陽極氣體作用時(shí)幾乎完全相同，這說明陽極氣體對(duì)電解質(zhì)流場起主要作用； (3)對(duì)導(dǎo)流槽內(nèi)電解質(zhì)流場的研究結(jié)果表明：與常規(guī)槽相比，導(dǎo)流槽內(nèi)的電解質(zhì)流場分布更為均勻，對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有的中間下料制度，更有利于陽極氣體的釋放，更有利于消除電解質(zhì)中的濃度梯度和溫度梯度，也更有利于氧化鋁的混合和擴(kuò)散；