稀土電解槽流場-電場耦合數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷提高，對稀土金屬的需求量也隨之增長，如何提高電解槽的電解效率成為目前研究的重點(diǎn)，對于了解稀土電解槽運(yùn)行時(shí)槽體內(nèi)部各種物理場的分布情況對于稀土電解槽的槽型改善很有意義。在稀土電解槽實(shí)際生產(chǎn)過程中陽極上端會(huì)產(chǎn)生材料消耗快于下端的問題，為了使槽體內(nèi)部電場分布相對均勻，陽極上下端電解效率均一，本文提出了一種新的構(gòu)思，考慮了稀土電解槽運(yùn)行的實(shí)際工況，槽體內(nèi)部的流場以及電場是同時(shí)存在的，本次課題決定考慮陽極表面氣體對于電場

2、的影響，通過ANSYS軟件對稀土電解槽電場-流場進(jìn)行耦合數(shù)值模擬，并基于模擬數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
　　首先本文通過建模軟件建立了稀土電解槽結(jié)構(gòu)模型，對稀土電解槽陽極表面區(qū)域網(wǎng)格加密，以便后期的數(shù)值計(jì)算，其加密后的網(wǎng)格數(shù)量多于不加密網(wǎng)格數(shù)量的5倍，因此獲得的結(jié)果更為精準(zhǔn)。
　　其次本文介紹了稀土電解槽耦合機(jī)理，耦合方式為雙向耦合，其雙場數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵點(diǎn)在于陽極氣體氣含率與槽體內(nèi)部氣液混合相電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并建立了小型電解實(shí)驗(yàn)

3、平臺(tái)以驗(yàn)證課題中提出的關(guān)于陽極氣體對于電場影響的實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)證明，陽極生成氣體對電場產(chǎn)生影響，槽體內(nèi)部電場分布并不均勻。
　　最后本文在架設(shè)了稀土電解槽流場細(xì)化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了稀土電解槽流場-電場耦合數(shù)值模擬，流場細(xì)化部分包括了前文提到的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)優(yōu)化和后面所做的包括歐拉模型與混合模型的選擇、定義的新的陽極產(chǎn)氣程序、構(gòu)架的通電產(chǎn)氣模塊以及加入了更加完善的表面化學(xué)反應(yīng)模型以及多孔介質(zhì)模型。在流場細(xì)化模型工作完成后進(jìn)行了電場的架