大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

计算物理 ›› 2003, Vol. 20 ›› Issue (4): 351-355.

大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

李劼¹, 程迎军¹, 赖延清¹, 周乃君²

1. 中南大学冶金科学与工程学院, 湖南长沙 410083;
2. 中南大学能源与动力工程学院, 湖南长沙 410083

收稿日期:2002-06-07 修回日期:2002-12-05 出版日期:2003-07-25 发布日期:2003-07-25
作者简介:李遒(1963-),男,湖南,教授,博导,从事冶金过程仿真优化与智能榨制方面的研究.

Numerical Simulation of Current and Temperature Fields of Aluminum Reduction Cells Based on ANSYS

LI Jie¹, CHENG Ying-jun¹, LAI Yan-qing¹, ZHOU Nai-jun²

1. School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;
2. School of Energy and Power Engineering, Central South University, Changsha 410083, China

Received:2002-06-07 Revised:2002-12-05 Online:2003-07-25 Published:2003-07-25

摘要/Abstract

摘要： 采用加权余量的伽辽金法推导了铝电解槽电、热场计算的有限元方程.利用ANSYS有限元软件具有的多重单元、多重属性及其能耦合求解电、热场的特点,建立了铝电解槽阳极和熔体大面切片的有限元模型.在合适的边界条件的假定下,对160kA预焙槽的电、热场进行了仿真计算,分析了槽内的温度分布和电压、电流分布.结果表明:所建有限元模型的仿真结果与设计值吻合较好,证实了采用ANSYS软件优化铝电解槽设计和开发新型铝电解槽的可行性与准确性.

关键词: 铝电解槽, 电场, 热场, 有限元, ANSYS

Abstract: Finite element equations to calculate current and temperature fields of aluminum reduction cells are deduced using Galerkin method.The finite element model of anode and molten electrolyte is built according to multiple elements and multiple properties of ANSYS software.With reasonable assumption of boundary conditions,the current and temperature fields of 160?KA prebaked reduction cells are computed and the temperature,voltage and electric current distributions of the cells are analyzed.The simulation results of the model well coincide with the design data,and therefore provide foundations for optimizing current aluminum electrolysis cells and developing new type cells.

Key words: electrolysis cell, current field, temperature field, finite element, ANSYS

中图分类号:

TF806.25

李劼, 程迎军, 赖延清, 周乃君. 大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算[J]. 计算物理, 2003, 20(4): 351-355.

LI Jie, CHENG Ying-jun, LAI Yan-qing, ZHOU Nai-jun. Numerical Simulation of Current and Temperature Fields of Aluminum Reduction Cells Based on ANSYS[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2003, 20(4): 351-355.

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