摘要：工業(yè)鋁電解槽內(nèi)電-熱場(chǎng)始終處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài),其分布直接影響電解槽的能耗和槽壽命指標(biāo)。建立面向在線仿真的鋁電解槽電-熱場(chǎng)模型對(duì)于實(shí)時(shí)獲悉槽內(nèi)電-熱場(chǎng)的分布與變化趨勢(shì),從而及時(shí)調(diào)整電解工藝技術(shù)條件以確保電解槽始終處于高效穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)當(dāng)前鋁電解槽電-熱場(chǎng)面向在線仿真模型的準(zhǔn)確性有待提高、計(jì)算效率偏低及忽略全槽空間分布等缺陷,通過完善電-熱場(chǎng)強(qiáng)耦合理論計(jì)算模型、制定高效的槽幫迭代策略以及優(yōu)化模型的計(jì)算效率,建立基于陽(yáng)極電流分布的鋁電解槽電-熱場(chǎng)在線仿真模型,論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及成果歸納如下：（1）在分析鋁電解槽能量收支、電-熱平衡以及電-熱場(chǎng)耦合關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立了包含熔體內(nèi)電化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)、槽幫與熔體換熱、熔體界面之間換熱的鋁電解槽電-熱場(chǎng)強(qiáng)耦合模型。并以某420kA級(jí)鋁電解槽為算例,在ANSYS平臺(tái)上進(jìn)行了仿真計(jì)算。同時(shí),根據(jù)電解槽的結(jié)構(gòu)特性,在保證計(jì)算精度的基礎(chǔ)上,優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu),提高了模型的計(jì)算效率,為電-熱場(chǎng)的耦合在線仿真提供了高效的基礎(chǔ)計(jì)算模型。（2）基于最優(yōu)化理論及槽幫形狀計(jì)算原理,設(shè)計(jì)了基于二分法和黃金分割法的三維槽幫形狀迭代... 

【文章來源】：中南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

DupuisM所建立的各類電解槽電-熱場(chǎng)模型

位論文 2文獻(xiàn)綜述element)代替了陽(yáng)極鋼爪部分和陰極鋼棒部分，對(duì)用來連接碳材料的鋼材料的一維單元的禱鐵接觸電阻面單元進(jìn)行校正，使陽(yáng)極鋼爪部分部分具有了三維特性。并將該模型在瞬態(tài)模式中進(jìn)行求解，計(jì)算了電分布，該模型具有較高的計(jì)算速度，因而可用于在線電-熱場(chǎng)的仿真型計(jì)算所得溫度分布如圖2-4所示。4Z ? 63

用以研究電解槽在焦粒被燒過程中的內(nèi)襯溫度分布，并以某300kA槽為例進(jìn)行了計(jì)算。其在ANSYS中的有限元模型如圖2-5所示。這一在瞬態(tài)模式中求解的模型需要使用配置較高的計(jì)算機(jī)硬件花費(fèi)很長(zhǎng)的來計(jì)算焦粒被燒過程中的溫度變化情況，且由于實(shí)際正常運(yùn)行后的電解槽槽況處于隨機(jī)的變動(dòng)狀態(tài)下，不像焦粒被燒過程的電解槽狀態(tài)一樣具有可預(yù)測(cè)性和穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，因此這一模型無法滿足在線仿真對(duì)槽況隨機(jī)變化和模型計(jì)算速度的要求，且該模型嚴(yán)格意義上來說，并非一個(gè)在線仿真的模型。m圖2-5焦粒被燒過程中的四分之一銘電解槽有限元模型我國(guó)在鍋電解槽在線動(dòng)態(tài)仿真研究方面也展開過較深入的研究，主要集中在11

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁電解槽電-熱場(chǎng)強(qiáng)耦合建模計(jì)算方法[J]. 徐宇杰,李劼,尹誠(chéng)剛,楊帥,張紅亮,呂曉軍.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(01)
[2]新型陰極鋼棒對(duì)鋁電解槽電熱場(chǎng)的影響[J]. 尹誠(chéng)剛,李劼,徐宇杰,楊帥,賴延清,江南,張紅亮.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(01)
[3]鋁電解槽異型陰極鋼棒的對(duì)比仿真研究[J]. 李劼,尹誠(chéng)剛,張紅亮,楊帥,徐宇杰,宗傳鑫.  輕金屬. 2013(01)
[4]鋁電解槽預(yù)焙陽(yáng)極開槽對(duì)氣泡排出的影響[J]. 楊帥,張紅亮,徐宇杰,張翮輝,鄒忠,李劼,賴延清.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(12)
[5]鋁電解槽鋼棒加高型陰極對(duì)鋁液中水平電流的優(yōu)化[J]. 楊帥,李劼,徐宇杰,張紅亮,張翮輝,鄒忠,賴延清.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2012(10)
[6]預(yù)焙鋁電解槽三維槽幫形狀的模擬計(jì)算[J]. 崔喜風(fēng),鄒忠,張紅亮,李劼,徐宇杰.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)
[7]大型預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 丁吉林,張紅亮,劉永強(qiáng),張大信.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(12)
[8]導(dǎo)流式鋁電解槽電熱平衡計(jì)算建模與應(yīng)用[J]. 周乃君,童道輝,張家奇,王瑞雪.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(12)
[9]160kA預(yù)焙鋁電解槽電流強(qiáng)化后熱平衡的數(shù)值計(jì)算[J]. 張紅亮,張翮輝,李劼,呂曉軍,徐宇杰,崔喜風(fēng),丁鳳其,鄒忠.  輕金屬. 2011(11)
[10]預(yù)焙鋁電解槽在線仿真槽況診斷專家系統(tǒng)研究[J]. 鄧勝祥,馬和平,謝青松,周孑民,周萍,林藝.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2011(08)

碩士論文
[1]基于界面?zhèn)鳠釞C(jī)理的鋁電解槽綜合熱場(chǎng)分析模型及其應(yīng)用[D]. 楊帥.中南大學(xué) 2013
[2]20kA級(jí)惰性電極鋁電解槽多物理場(chǎng)仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 崔喜風(fēng).中南大學(xué) 2011
[3]基于ANSYS的大型預(yù)焙鋁電解槽熱電場(chǎng)的仿真[D]. 馬素紅.北方工業(yè)大學(xué) 2007
[4]鋁電解槽糟殼溫度在線檢測(cè)與槽況診斷專家系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D]. 劉正.中南大學(xué) 2007
[5]鋁電解槽槽膛內(nèi)形在線監(jiān)測(cè)的研究及應(yīng)用[D]. 林燕.中南大學(xué) 2007



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