基于ANSYS的大型预焙铝电解槽电磁场的仿真

摘要

在铝电解的牛产过程中，铝电解槽中磁场的分布状况对于整个铝电解槽的正常运转有着很直接影响，影响到锚电解槽的稳定性以及电流效率。但是由于铝电解槽结构的复杂性，在实际生产过程中对磁场很难直接进行测量，随着计算机技术等的发展，使得对铝电解槽磁场进行仿真计算成为可能，这个方面的研究对于电解铝行业也就这很重要的意义。 本文借助日前十分流行的大型通用有限元分析软件ANSYS，对铝电解槽的磁场分布进行计算研究，寻求一种能够精确计算铝电解槽磁场的方法。 在了解ANSYS的使用以及铝电解槽结构的基础之上，针对正常生产情况，进行适当合理的简化，建立起铝电解槽电磁场的二维静态物理模型及有限元模型。对于单台电解楷电磁场的计算主要包括两个部分的磁场：导杆、阳极、熔体、阴极和钢棒中的电流产生的磁场和铝电解槽周围本槽母线产生的磁场，需要分别进行计算。对于第一部分磁场的计算，先需要计算铝电解槽内电流密度的分布，根据铝电解槽内电流密度分布，利用耦合法求出熔体电流产生的磁场；对于第二部分磁场，采用标量磁位法计算铝电解槽槽周母线产生的磁场。熔体电流产生的磁场与槽周母线产生的磁场相加就得到总的电磁分布。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1铝电解工业概述和铝电解原理简介

1.1.1铝电解工业概述

1.1.2铝电解原理简介

1.2铝电解槽电磁场计算研究的意义

1.3铝电解槽电磁场计算研究的现状

1.4本文的主要工作以及研究目的

2铝电解槽电磁场计算方法和模型

2.1铝电解槽物理模型

2.2铝电解槽电磁场的计算方法

2.2.1电流产生磁场的计算

2.2.2铁磁体磁化后产生磁场的计算

2.2.3槽内磁感应强度的合成

2.3通用有限元软件ANSYS在电磁场计算中的应用

2.4 小结

3 350KA铝电解槽电磁场的仿真

3.1导杆、阳极、熔体、阴极和钢棒中电流产生磁场的计算

3.1.1电流场的数学模型以及电流场产生磁场所满足的数学模型

3.1.2建立电流场计算模型

3.1.3施加载荷并求解运算

3.1.4电磁耦合运算

3.2槽周母线电流产生磁场的计算

3.2.1槽周母线满足的数学模型

3.2.2建立模型

3.2.3施加负载

3.2.4求解结果

4总结

5讨论

参考文献

申请学位期间发表的学术论文

致谢