旋转磁场作用下铝熔体中夹杂物运动行为研究
发布时间：2021-08-07 06:30
氧化物夹杂是金属中常见的缺陷,严重影响金属的使用性能。利用电磁场净化金属液是一个去除夹杂物的有效手段,但由于无法直接观察电磁场作用下金属熔体内部的流场分布和夹杂物颗粒的运动行为,磁场作用下熔体和颗粒的分离机制尚不明确,这也一直是电磁净化领域的难点。本文采用模拟与实验结合的方式对旋转磁场作用下氧化物颗粒在铝熔体中的运动行为影响进行研究。建立了一个旋转磁场作用下氧化物颗粒在铝熔体中运动的数学模型,模拟在不同磁场强度条件下铝熔体中电磁力及流场分布、Al2O3颗粒的运动行为规律。同时,在相同实验条件下通过实验获得旋转磁场作用下Al2O3在铝熔体中的分布规律,间接验证模型的准确性。实验结果如下:通过ANSYS和CFX软件计算在磁流场耦合作用下,含量1wt.%粒径尺寸10μm的Al2O3颗粒在铝熔液中的运动行为。数值模拟结果表明:施加旋转磁场后,铸锭内部产生电磁力,在电磁力的作用下熔体发生旋转流动。在横截面上,电磁力分布是由中心向边缘逐渐增大的旋转力场,在纵截面上,电...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 电磁净化原理
1.3 不同类型的电磁净化方法
1.3.1 直流电场+稳恒磁场
1.3.2 行波磁场
1.3.3 交变磁场
1.3.4 旋转磁场
1.4 电磁净化数值模拟现状
1.5 主要研究内容
2 数值模拟理论及准备
2.1 电磁场及流场的基本理论
2.1.1 麦克斯韦方程
2.1.2 电磁场微分方程的一般形式
2.1.3 电磁场中常见的边界条件
2.1.4 流场的控制方程
2.2 模拟材料及思路
2.3 电磁场与流场模拟软件及步骤
2.3.1 ANSYS软件及电磁场模拟步骤
2.3.2 CFX软件及流场模拟步骤
3 铝熔体中电磁场与流场模拟结果及分析
3.1 电磁场部分模拟结果及分析
3.2 流场部分模拟结果及分析
4 旋转磁场作用下铝液中Al_2O_3 颗粒分布实验
4.1 Al_2O_3 颗粒润湿性问题
4.2 实验流程
4.3 旋转磁场作用下铝液中颗粒分布结果及分析
4.4 旋转磁场作用下铝液中颗粒分布模拟与实验对比
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢液中球状夹杂物颗粒受力情况的数值模拟[J]. 王耀,李宏,郭洛方. 北京科技大学学报. 2013(11)
[2]电磁振荡中金属熔体颗粒聚合行为的模拟[J]. 刘伟,邱乐园,王震宏,李丘林,叶肖鑫,韩业聪. 清华大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]利用行波磁场的驱动流去除液态铝合金中的夹杂物(英文)[J]. 赵春晖,李丘林,刘伟. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[4]利用旋转磁场去除铝熔体中的夹杂物颗粒[J]. 何彦洁,李丘林,刘伟. 热加工工艺. 2011(19)
[5]ANSYS有限元分析理论与发展[J]. 宁连旺. 山西科技. 2008(04)
[6]电磁分离技术及其研究现状[J]. 许振明,刘向阳,梁高飞,李建国,周尧和,陈建顺. 铸造技术. 2003(05)
[7]铝合金电磁净化的现状及前景[J]. 姚若琼,王义海,曹志强,张守魁. 铸造. 2003(04)
[8]电磁分离技术在金属净化中的应用研究进展[J]. 王晓东,李廷举,金俊泽. 材料导报. 2002(06)
[9]电磁分离铝熔体中夹杂颗粒运动的模拟计算[J]. 李明军,翟秀静,孙中祺,姚广春. 东北大学学报. 2001(02)
[10]铸造铝合金中的夹杂物[J]. 蔡艳秀,李作光. 中国物资再生. 1995(07)
博士论文
[1]过共晶铝硅合金电磁凝固过程中初生硅分离和提纯的研究[D]. 邹清川.大连理工大学 2018
[2]电磁场在铜连铸中应用的研究[D]. 李伟轩.上海大学 2009
[3]电磁力场作用下液态金属中非金属颗粒迁移规律及其应用研究[D]. 钟云波.上海大学 2000
硕士论文
[1]基于旋转磁场、行波磁场电磁搅拌器的数值模拟[D]. 易军.内蒙古科技大学 2014
[2]3104铝合金中夹渣及其去除的研究[D]. 蒋琳.东北大学 2014
[3]旋转磁场下铝合金熔体中硅颗粒分布规律的研究[D]. 马立敏.清华大学 2012
[4]金属液在充型和凝固过程中夹杂物运动的数值模拟[D]. 于梅.沈阳工业大学 2007
[5]铝合金高频磁场电磁净化试验研究[D]. 郭庆涛.大连理工大学 2005
[6]电磁分离铝合金夹杂物及其数值模拟[D]. 陶应龙.武汉理工大学 2004
本文编号：3327269
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 电磁净化原理
1.3 不同类型的电磁净化方法
1.3.1 直流电场+稳恒磁场
1.3.2 行波磁场
1.3.3 交变磁场
1.3.4 旋转磁场
1.4 电磁净化数值模拟现状
1.5 主要研究内容
2 数值模拟理论及准备
2.1 电磁场及流场的基本理论
2.1.1 麦克斯韦方程
2.1.2 电磁场微分方程的一般形式
2.1.3 电磁场中常见的边界条件
2.1.4 流场的控制方程
2.2 模拟材料及思路
2.3 电磁场与流场模拟软件及步骤
2.3.1 ANSYS软件及电磁场模拟步骤
2.3.2 CFX软件及流场模拟步骤
3 铝熔体中电磁场与流场模拟结果及分析
3.1 电磁场部分模拟结果及分析
3.2 流场部分模拟结果及分析
4 旋转磁场作用下铝液中Al_2O_3 颗粒分布实验
4.1 Al_2O_3 颗粒润湿性问题
4.2 实验流程
4.3 旋转磁场作用下铝液中颗粒分布结果及分析
4.4 旋转磁场作用下铝液中颗粒分布模拟与实验对比
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢液中球状夹杂物颗粒受力情况的数值模拟[J]. 王耀,李宏,郭洛方. 北京科技大学学报. 2013(11)
[2]电磁振荡中金属熔体颗粒聚合行为的模拟[J]. 刘伟,邱乐园,王震宏,李丘林,叶肖鑫,韩业聪. 清华大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]利用行波磁场的驱动流去除液态铝合金中的夹杂物(英文)[J]. 赵春晖,李丘林,刘伟. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[4]利用旋转磁场去除铝熔体中的夹杂物颗粒[J]. 何彦洁,李丘林,刘伟. 热加工工艺. 2011(19)
[5]ANSYS有限元分析理论与发展[J]. 宁连旺. 山西科技. 2008(04)
[6]电磁分离技术及其研究现状[J]. 许振明,刘向阳,梁高飞,李建国,周尧和,陈建顺. 铸造技术. 2003(05)
[7]铝合金电磁净化的现状及前景[J]. 姚若琼,王义海,曹志强,张守魁. 铸造. 2003(04)
[8]电磁分离技术在金属净化中的应用研究进展[J]. 王晓东,李廷举,金俊泽. 材料导报. 2002(06)
[9]电磁分离铝熔体中夹杂颗粒运动的模拟计算[J]. 李明军,翟秀静,孙中祺,姚广春. 东北大学学报. 2001(02)
[10]铸造铝合金中的夹杂物[J]. 蔡艳秀,李作光. 中国物资再生. 1995(07)
博士论文
[1]过共晶铝硅合金电磁凝固过程中初生硅分离和提纯的研究[D]. 邹清川.大连理工大学 2018
[2]电磁场在铜连铸中应用的研究[D]. 李伟轩.上海大学 2009
[3]电磁力场作用下液态金属中非金属颗粒迁移规律及其应用研究[D]. 钟云波.上海大学 2000
硕士论文
[1]基于旋转磁场、行波磁场电磁搅拌器的数值模拟[D]. 易军.内蒙古科技大学 2014
[2]3104铝合金中夹渣及其去除的研究[D]. 蒋琳.东北大学 2014
[3]旋转磁场下铝合金熔体中硅颗粒分布规律的研究[D]. 马立敏.清华大学 2012
[4]金属液在充型和凝固过程中夹杂物运动的数值模拟[D]. 于梅.沈阳工业大学 2007
[5]铝合金高频磁场电磁净化试验研究[D]. 郭庆涛.大连理工大学 2005
[6]电磁分离铝合金夹杂物及其数值模拟[D]. 陶应龙.武汉理工大学 2004
本文编号：3327269
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3327269.html
