有色金属直流电磁搅拌的多场耦合数值模拟分析与设计
发布时间：2021-01-05 04:06
根据Maxwell电磁学基本方程和混沌理论,结合有限元法,设计了一款新型基于直流励磁的电磁搅拌装置,建立了直流电磁搅拌装置在工作时的多场耦合三维数值模型。采用ANSYS软件对磁场和流场的分布形态特征进行了数值模拟分析。结果表明,在电磁搅拌时,交变磁场能够形成周向电磁力,通过该力促使有色金属熔体进行运动,发现熔体内部的循环流以及槽壁附近剪切流是相互冲突的,这种现象为有色金属和增强基相互碰撞、摩擦、混合创造了有利条件。
【文章来源】：有色金属工程. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
直流电磁搅拌装置结构图
考虑到所设计的结构和铜线圈的最大载流量在50A左右，为探究该类型搅拌器的稳态状态下的最大磁感应强度，选择50A作为磁场分析条件。如图3和图4所示，可以看出，磁感线从右端线圈出发，在空间中形成了一个闭合的恒定磁场，基本上是沿x轴负方向分布，且沿x轴对称分布。从图5可以看出，轴向磁感应强度在搅拌槽内呈现三维分布，在zoy面方向，磁感应强度在中央轴线处底部数值最大，沿y轴对称分布，磁感应强度的最大值（0.147T）出现在熔体中部轴线附近，底部最大、到上部逐渐减小。磁感应强度在金属熔体边缘处的最大值位于h=1.25m的位置，从该点往上或往下的磁感应强度均减小。
以搅拌槽内中心轴线底部（h=0.95 m）为起点，搅拌槽中心轴线顶部（h=1.5m）为终点，对不同电流情况下搅拌槽中的电流强度平均值进行计算，每间隔0.05m取一个测量点，然后将搅拌槽中央轴线处的磁场强度分布以坐标图的形式整理，如图6所示。从图6可以看出，不同强度电流下金属熔体中心电磁感应强度的变化趋势趋于一致。磁感应强度与励磁电流呈线性关系，电流强度每增加10A，中心磁感应强度B0相应增加约40mT。通过改变线圈中电流的大小能够改变金属熔体所受的磁感应强度的大小[16-18]，为后续计算流场和温度场的情况做准备。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁搅拌器控制系统对大方坯中心偏析的改善[J]. 邵龙刚. 世界有色金属. 2019(23)
[2]连铸末端电磁搅拌工艺的优化与高碳钢铸坯质量[J]. 陈丰,许秀杰,杨子江,刘福兵,邓安元,王恩刚. 特种铸造及有色合金. 2019(07)
[3]电磁搅拌器磁场形态研究及选择[J]. 王亚非,贾华,袁日栋. 铸造技术. 2018(07)
[4]电磁场技术在冶金领域应用的数值模拟研究进展[J]. 王强,何明,朱晓伟,李显亮,吴春雷,董书琳,刘铁. 金属学报. 2018(02)
[5]电磁技术在连铸过程中的应用与发展[J]. 幸伟. 宽厚板. 2017(02)
[6]电磁冶金新技术的研究现状与发展趋势[J]. 王凯,何明,王强,刘铁,赫冀成. 鞍钢技术. 2015(04)
[7]刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合[J]. 刘作华,陈超,刘仁龙,陶长元,王运东. 化工学报. 2014(01)
[8]A356铝合金半固态浆料电磁搅拌法制备过程的数值模拟[J]. 陶文琉,赵升吨,林文捷. 机械工程学报. 2012(14)
[9]大方坯连铸M-EMS参数对磁场和流场分布的影响[J]. 张静,王恩刚,邓安元,赫冀成. 钢铁. 2012(06)
[10]Preparation of semi-solid AlSi7Mg alloy slurry with big capability[J]. LI Sha and MAO Weimin School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. Rare Metals. 2010(06)
硕士论文
[1]铝—稀土多相熔体混沌流动数值模拟及流动规律研究[D]. 邓可月.江西理工大学 2016
本文编号：2957989
【文章来源】：有色金属工程. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
直流电磁搅拌装置结构图
考虑到所设计的结构和铜线圈的最大载流量在50A左右，为探究该类型搅拌器的稳态状态下的最大磁感应强度，选择50A作为磁场分析条件。如图3和图4所示，可以看出，磁感线从右端线圈出发，在空间中形成了一个闭合的恒定磁场，基本上是沿x轴负方向分布，且沿x轴对称分布。从图5可以看出，轴向磁感应强度在搅拌槽内呈现三维分布，在zoy面方向，磁感应强度在中央轴线处底部数值最大，沿y轴对称分布，磁感应强度的最大值（0.147T）出现在熔体中部轴线附近，底部最大、到上部逐渐减小。磁感应强度在金属熔体边缘处的最大值位于h=1.25m的位置，从该点往上或往下的磁感应强度均减小。
以搅拌槽内中心轴线底部（h=0.95 m）为起点，搅拌槽中心轴线顶部（h=1.5m）为终点，对不同电流情况下搅拌槽中的电流强度平均值进行计算，每间隔0.05m取一个测量点，然后将搅拌槽中央轴线处的磁场强度分布以坐标图的形式整理，如图6所示。从图6可以看出，不同强度电流下金属熔体中心电磁感应强度的变化趋势趋于一致。磁感应强度与励磁电流呈线性关系，电流强度每增加10A，中心磁感应强度B0相应增加约40mT。通过改变线圈中电流的大小能够改变金属熔体所受的磁感应强度的大小[16-18]，为后续计算流场和温度场的情况做准备。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁搅拌器控制系统对大方坯中心偏析的改善[J]. 邵龙刚. 世界有色金属. 2019(23)
[2]连铸末端电磁搅拌工艺的优化与高碳钢铸坯质量[J]. 陈丰,许秀杰,杨子江,刘福兵,邓安元,王恩刚. 特种铸造及有色合金. 2019(07)
[3]电磁搅拌器磁场形态研究及选择[J]. 王亚非,贾华,袁日栋. 铸造技术. 2018(07)
[4]电磁场技术在冶金领域应用的数值模拟研究进展[J]. 王强,何明,朱晓伟,李显亮,吴春雷,董书琳,刘铁. 金属学报. 2018(02)
[5]电磁技术在连铸过程中的应用与发展[J]. 幸伟. 宽厚板. 2017(02)
[6]电磁冶金新技术的研究现状与发展趋势[J]. 王凯,何明,王强,刘铁,赫冀成. 鞍钢技术. 2015(04)
[7]刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合[J]. 刘作华,陈超,刘仁龙,陶长元,王运东. 化工学报. 2014(01)
[8]A356铝合金半固态浆料电磁搅拌法制备过程的数值模拟[J]. 陶文琉,赵升吨,林文捷. 机械工程学报. 2012(14)
[9]大方坯连铸M-EMS参数对磁场和流场分布的影响[J]. 张静,王恩刚,邓安元,赫冀成. 钢铁. 2012(06)
[10]Preparation of semi-solid AlSi7Mg alloy slurry with big capability[J]. LI Sha and MAO Weimin School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. Rare Metals. 2010(06)
硕士论文
[1]铝—稀土多相熔体混沌流动数值模拟及流动规律研究[D]. 邓可月.江西理工大学 2016
本文编号：2957989
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2957989.html
教材专著
