稀土電解槽內(nèi)多物理場耦合數(shù)值模擬.pdf

1、稀土是未來各國發(fā)展尖端行業(yè)的必備物資，也是不可缺少的戰(zhàn)略物資，被廣泛應(yīng)用于新能源、航空、電子等領(lǐng)域中，特別是在將進行大力發(fā)展的新能源領(lǐng)域方向，因此稀土被各國高度重視。目前，國內(nèi)在稀土行業(yè)的發(fā)展相當(dāng)迅速，制取稀有金屬的技術(shù)也越來越成熟，熔鹽電解制法制取金屬是生產(chǎn)的重要工藝，了解電解槽內(nèi)各物理場之間的關(guān)系對冶金行業(yè)來說有著重要的意義，由于電解槽內(nèi)存在著復(fù)雜的物理場，本文以3KA稀土電解槽為研究模型，對電解槽內(nèi)多物理場進行耦合，分析稀土電解槽

2、內(nèi)多個物理場之間的關(guān)系，為實際生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)意義。
　　稀土電解槽在大致上可以分成兩條耦合路線，一條是以流場為基礎(chǔ)的流-電-磁耦合路線，另一條是以電場為基礎(chǔ)的電-熱-力的耦合路線，本文主要是以第二條為主線，針對電解過程中出現(xiàn)的問題，采用模擬軟件進行多物理場耦合，通過進行不同工況條件下的模擬，可以對實際的電解做到實質(zhì)性的了解，具體的研究工作如下：
　?。?）在前人的基礎(chǔ)上采用3KA成熟模型，對電場進行模擬，并分析電場的變化，

3、對比不同情況下電場的分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)電極的插入深度和極間距不同時電場的分布不同，電極插入越深槽電壓越小，極間距越大槽電壓越大。
　?。?）在電場計算的基礎(chǔ)上又進行了磁場的模擬計算，發(fā)現(xiàn)磁場只在圓周方向上分布，而在軸向和徑向分量為零，主要是因為電解槽是以陰極為中心的圓形軸對稱結(jié)構(gòu)，因此磁場的分布只在圓周方向。
　?。?）對溫度場進行模擬研究，發(fā)現(xiàn)溫度在陰陽極之間達到最高，電解槽底部的溫度基本處于恒定狀態(tài)，槽壁面的溫度是整個電解