铝电解槽内电磁流动模型及铝液流场数值仿真的研究
| 摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-7页 |
| 前言 | 第7-12页 |
| 1 绪论 | 第12-22页 |
| ·我国现代铝电解工业的概况 | 第12-13页 |
| ·铝电解中磁流体力学数值计算的研究及发展 | 第13-19页 |
| ·流体力学与传热学数值计算的发展 | 第14-15页 |
| ·铝电解槽中熔体流动的研究 | 第15-19页 |
| ·二维层流的解析解 | 第15页 |
| ·二维层流与湍流的数值解 | 第15-16页 |
| ·三维湍流的数值解 | 第16-17页 |
| ·气泡对熔体流动影响的研究 | 第17-18页 |
| ·界面波动的研究 | 第18-19页 |
| ·磁流体动力学在铝电解槽优化设计中的应用 | 第19-20页 |
| ·本研究工作的主要任务和内容 | 第20-22页 |
| 2 铝电解槽中的磁流体力学与湍流模型 | 第22-40页 |
| ·铝电解概述 | 第22-23页 |
| ·熔体流动及其受力分析 | 第23-27页 |
| ·熔体的流动区域 | 第23-24页 |
| ·熔体所受的电磁力 | 第24页 |
| ·Ⅰ区与Ⅱ区熔体运动分析 | 第24-26页 |
| ·Ⅲ区中熔体运动分析 | 第26-27页 |
| ·电解槽内熔体流动的数学模型 | 第27-29页 |
| ·熔体流动的基本方程组 | 第27-28页 |
| ·电磁力 | 第28-29页 |
| ·湍流模型 | 第29-40页 |
| ·雷诺时均方程 | 第30-32页 |
| ·k-ε双方程模型 | 第32-34页 |
| ·低雷诺数湍流模型 | 第34-38页 |
| ·低雷诺数k-ε模型 | 第35-37页 |
| ·低雷诺数k-ω模型 | 第37-38页 |
| ·重整化群(RNG)模型 | 第38-40页 |
| 3 铝电解槽的全息仿真与多场耦合机理 | 第40-48页 |
| ·铝电解槽的全息仿真 | 第40-41页 |
| ·多场耦合类型 | 第41-42页 |
| ·铝电解槽中的多场耦合 | 第42-46页 |
| ·时均耦合 | 第43页 |
| ·脉动耦合 | 第43-45页 |
| ·循环耦合与双向耦合 | 第45页 |
| ·多相耦合 | 第45-46页 |
| ·耦合问题的求解方法 | 第46-48页 |
| 4 铝液流动数值计算模型与方法 | 第48-57页 |
| ·数值计算的主要步骤 | 第48-49页 |
| ·铝液流动的物理模型与数学模型 | 第49-50页 |
| ·物理模型 | 第49-50页 |
| ·数学模型 | 第50页 |
| ·偏微分方程的离散化方法 | 第50-52页 |
| ·压力-速度耦合关系的处理 | 第52-54页 |
| ·压力修正方法的基本思想 | 第52-53页 |
| ·SIMPLEC算法的主要步骤 | 第53-54页 |
| ·代数方程组的求解 | 第54-55页 |
| ·应用CFX软件求解铝液流场 | 第55-57页 |
| 5 铝液流场的三维数值仿真 | 第57-76页 |
| ·铝电解槽结构概述 | 第57页 |
| ·磁场与温度场的主要解析结果 | 第57-62页 |
| ·网格的划分 | 第62-63页 |
| ·边界条件 | 第63-65页 |
| ·铝液界面隆起高度的计算 | 第65页 |
| ·铝液流场的三维数值仿真结果 | 第65-68页 |
| ·结果分析与讨论 | 第68-76页 |
| 6 铝液流场的工业测试与数值仿真结果的验证 | 第76-85页 |
| ·熔体流场的测试技术 | 第76-77页 |
| ·示踪法 | 第76页 |
| ·溶蚀法 | 第76页 |
| ·扭矩法 | 第76-77页 |
| ·铝液流场的工业测试 | 第77-82页 |
| ·测试步骤 | 第77-78页 |
| ·流场测试结果 | 第78-82页 |
| ·铝液流场数值仿真结果与测试结果的比较 | 第82-83页 |
| ·仿真结果的间接验证 | 第83-84页 |
| ·本章小结 | 第84-85页 |
| 7 铝液流场数值仿真中湍流模型的比较 | 第85-98页 |
| ·铝液流动数值仿真中常用的湍流模型 | 第85页 |
| ·网格疏密对铝液流场仿真结果的影响 | 第85-87页 |
| ·低雷诺数模型对铝液流场仿真的影响 | 第87页 |
| ·湍流模型对铝液流场数值仿真的影响 | 第87-94页 |
| ·结果讨论与分析 | 第94-98页 |
| ·湍流模型的比较 | 第94-95页 |
| ·铝液流动的湍流状态 | 第95-96页 |
| ·哈特曼准数对铝液流动的影响 | 第96-98页 |
| 8 结论与建议 | 第98-100页 |
| 参考文献 | 第100-106页 |
| 攻读博士学位期间参加科研、发表论文及获奖情况 | 第106-108页 |
| 致谢 | 第108页 |
