300kA铝电解槽内磁流体流动与气泡运动行为分析

摘要

目前铝电解槽技术朝着大型化发展,随着电流密度增大,磁场对铝电解槽的影响越来越强烈,电磁场分布直接影响铝电解槽内磁流体流动的稳定性及电流效率.基于有限体积方法,建立300kA铝电解槽电-磁-流场三维非稳态数学模型,采用磁动力流体模型(MHD)计算电磁场,VOF方法追踪电解质-铝液界面波动情况,离散相模型(DPM)计算铝电解槽内气泡运动情况,分别考察了电磁力与气泡对槽内流场分布的影响.结果表明:在气泡和电磁力共同作用下的电解质-铝液界面波动点的幅度大于电磁力单独作用和气泡单独作用下界面波动点幅度,而电磁力单独作用下界面点波动幅度大于气泡单独作用下的界面点的波动幅度,说明气泡和电磁力均影响磁流体波动界面波动稳定性,且电磁力对磁流体界面的稳定性影响效果更明显.