一、垂直磁场对铝电解槽稳定性的影响（论文文献综述）
卢长兴[1]（2021）在《铝电解槽阴极分布电流在线监测方法研究》文中研究说明目前,对铝电解槽阴极电流检测和研究尚处于初始阶段,多使用等距压降法或特制电流表测量,无法满足工业生产现场的实际需求。与目前常用的阴极电流检测方法相比,非接触霍尔式阴极电流检测方法具有检测精度高、稳定性好和能够实现在线监测等优点。铝电解槽阴极电流检测在维持铝电解槽的稳定生产、监测铝电解槽槽体状况、预防早期槽底破损和提高电流效率等方面起到作用日益突出。首先,本文基于矩形导体周边磁场分布理论和电解槽的电磁场分布特点,采用对阴极钢棒周围磁场检测的方式,达到对阴极电流间接测量的目的。根据现场铝电解槽槽底阴极实际位置情况,分析阴极钢棒附近的磁场干扰,确定采用能够进行温度补偿和消除主要干扰磁场影响的差动式多霍尔传感器电流检测方案。并给出针对实际位置的阴极电流计算方法。然后,设计完成了铝电解槽阴极电流数据采集的软硬件系统。针对槽底供电不便的实际情况,开发了利用槽壳温度发电的温差供电模块和基于槽电压差的母线供电模块,并设计了能够实现标准化安装和隔热防护的WSH138型线性多霍尔传感器模块用于磁场差动测量,使用TP300数据采集卡实现了阴极电流数据采集。基于TLINK平台开发了阴极电流监测网络平台,能够实现阴极电流的数据管理、日常监测和异常报警。并对数据采集系统进行了实验室测试,完成了传感器的标定。最后,通过对某电解铝厂410k A系列电解槽进行现场安装测试,对4024槽阴极电流数据进行采集。对电流数据进行了统计性分析,并根据实际位置不同结合实际生产状况具体分析了相应的阴极电流数据分布情况,结果与4024槽的实际运行状态相符,最后分析了在电解槽各个阶段影响阴极电流分布均匀性的原因。
宋杨[2]（2019）在《新型阴极结构铝电解槽物理场研究》文中提出Hall-Heroult铝电解过程在过去的几十年内经历了诸多改进和巨大进步。目前,大型铝电解槽的容量已发展到600 kA,但铝电解槽吨铝电能消耗降低有限,大多数直流电耗仍在13.2 kWh/kg-Al左右,能量效率低于50%。铝电解工作者致力于降低能耗和成本的研究,以增加铝电解槽产出和效率。一种可行的方法为改进阴极的结构,提高铝液面稳定性,以实现降低电耗的目的。本文以300 kA级铝电解槽为研究对象,以有限元软件ANSYS为平台,进行物理场模拟计算,与传统阴极电解槽比较,分析矩形凸起、方柱凸起、圆柱凸起和坡面阴极等几种典型阴极结构对物理场的影响,并提出优化方案。研究表明传统水平阴极电解槽中,铝液中电流密度在纵向y轴方向分布相对均匀。新型阴极电解槽中,电流遇到电阻率较大的凸起,绕过凸起流入两侧的沟槽,导致纵向y轴方向矩形凸起之间的沟槽内电流密度大于凸起上方的电流密度。方柱凸起和圆柱凸起之间的沟槽内铝液电流密度亦大于凸起上方的铝液电流密度。磁场的计算采用精度较高的三维棱边单元法,考虑铁磁区的影响。磁场主要由外部母线设计决定,因此新型阴极电解槽和传统水平阴极电解槽的铝液磁场分布规律相同,且不同阴极对磁场影响不大。Bx沿槽中心长度y方向大致呈反对称分布,极值出现在电解槽角部。By沿槽中心宽度x方向反对称,极值位于大面靠近母线处。Bz沿槽中心长度y方向大致呈反对称分布,极值位于电解槽出电端两个角部。流场分布采用SST k-ω湍流模型进行计算,此湍流模型不仅可计算湍流充分发展区域,更能精确的计算近壁面分离流动,适用于分析凸起结构周围的铝液流动情况。水平阴极电解槽内不同铝液层流动形式均为两个关于横向中心对称的大涡,新型阴极电解槽凸起上部的铝液流动形式与水平阴极槽一致,铝液下部由于凸起的阻挡,两个大涡结构被打破,凸起之间形成小的涡旋,流速比水平阴极铝液底部更均匀。矩形阴极结构计算的铝液流速最大,方柱凸起阴极、圆柱凸起阴极结构对应的最大铝液流速和最大电解质-铝液界面变形依次降低。工业试验结果表明矩形凸起、方柱凸起、圆柱凸起阴极结构可有效降低铝电解槽能耗。此外,设计并试验的300 kA坡面阴极结构铝电解槽17个月的平均直流电耗为12.724 kWh/kg-Al,比传统水平阴极电解槽平均直流电耗（13.2 kWh/kg-Al）低0.476 kWh/kg-Al。结合新型阴极结构铝电解槽生产实际,耦合流场和热场,协同考虑侧部结壳厚度和伸腿长度,计算不同铝水平的铝液流场分布,分析铝水平对铝液流动的影响规律,得出合理的铝水平值。电解槽电热应力的计算考虑钠膨胀的影响,将钠膨胀系数转化为相应的热膨胀系数进行加载。由于钠膨胀和热膨胀应力,阴极炭块向四周及炭块上部膨胀移动,由于四周受槽壳的限制,传统水平阴极电解槽和新型阴极电解槽阴极向上变形隆起,启动30天后电解槽中心阴极炭块向上隆起值最大。大面槽壳中心向外最大位移量略大于小面槽壳中心向外最大位移量,位移量均小于炭块中心的位移量。由于电解槽槽壳角部相对固定,传统电解槽和新型槽端部阴极炭块角部均存在应力集中,超过了阴极炭块机械强度。钢棒槽附近应力值也相对较大。电解槽槽壳的等效应变最大值均低于0.16%,未超过屈服极限0.2%,槽壳在目前的载荷条件下仍然处于弹性阶段。对于350 kA铝电解槽,采用传统阴极、单块阴极7个方柱凸起型阴极、双排10个圆柱凸起、双排12个圆柱凸起阴极时,计算得到的最大铝液流速值依次减小,最大铝液流速和方向与工业测试结果基本一致。根据阻力系数的差异提出将工业试验节能效果最好的圆柱凸起阴极结构改为方柱凸起,同样布置的单阴极双排12圆柱（直径22 cm,高度15 cm）和12方柱（边长22 cm,高度15 cm）,计算的铝液最大流速分别为12.4 cm·s-1和9.6 cm·s-1,电解质-铝液界面变形最大值分别为1.6 cm和1.4 cm,因方柱的阻力系数大,方柱减流效果更明显。
杨国荣[3]（2018）在《420kA预焙铝电解槽节能减排技术研究与工业应用》文中指出针对制约电解铝工业高能耗、高资源消耗、生产率低等现状,研发先进可靠的工艺技术、装备技术和控制技术,获得清洁生产、高效节能的生产技术,一直是中国铝工业发展的不懈追求。论文研究以420kA铝电解试验槽为研究主体,开发出节能减排技术、新工艺,形成了420kA高效节能新型大型预焙铝电解槽技术,为工程运用提供了坚实的基础。针对420kA电解槽物理场波动大、稳定性差等问题,通过四种不同内衬结构试验电解槽电场、热场、流场平衡研究,开发出“高能效曲面磷生铁阴极保温技术、阳极电流均匀性控制技术”,高性能纳米保温材料强保温型电解槽实现能量收入与支出差额为1.6%,阳极电流偏差值≤1.0 mV、分布值≤3.0mV,平均流速15.23cm/s,与平面磷生铁阴极电解槽相比提高电流效率1.29%,降低交流电耗254.35kWh/t.Al。解决了电解槽高能耗、低效率等工程技术问题,揭示了420kA预焙铝电解槽物理场稳定性控制的影响因素及影响规律。针对阴极炭块水平电流高、磷生铁浇铸工艺存在钢棒与耐材长度、宽度等多维度方向膨胀收缩系数差异大的问题,开发出“曲面阴极磷生铁与捣固糊相结合的抑制水平电流组装技术”,在阴极炭块石墨含量30%条件下采用两点浇铸、燕尾结构炭块组合新技术浇铸合格率达到100%,实现水平电流1218 A/m2,与传统平面阴极捣固糊工艺水平电流2721 A/m2相比减少1503 A/m2,降低阴极压降6070mV,降低原铝直流电耗195250kWh/t.Al。解决了阴极炭块水平电流高、磷生铁浇铸易产生微小裂纹致合格率低等工程技术问题。针对铝电解用阳极炭块在高温工况条件下受空气、二氧化碳、氟化氢等气体氧化腐蚀致炭粒脱落对电解工艺体系造成不利影响等问题,开发出阳极炭块用BY-2型纳米陶瓷基耐高温防腐蚀复合涂料,500600℃温度下在阳极炭块表面形成致密陶瓷层,延长阳极炭块周期0.8天,实现阳极毛耗472kg/t、降低2.22%,净耗395kg/t、降低1.56%,工程化应用降低阳极钢爪腐蚀速率60.21%,减少碳排放39.35 kg/t.Al。解决了炭素阳极氧化腐蚀工程技术问题,对炭素阳极起到良好的保护作用。通过创新技术的集成应用,形成完整的大型预焙铝电解槽先进流程制造。研究成果应用于420kA30万吨/年“高能效、低电耗”电解铝绿色低碳示范线,133台电解槽实现原铝生产交流电耗12765kWh/t.Al,39台电解槽实现原铝生产交流电耗12710kWh/t.Al,优于国家工信部发布的2017年电解铝“领跑者”原铝交耗12817kWh/t.Al,降低阳极毛耗10.73 kg/t,减少碳排放39.35 kg/t.Al,降低钢爪带入铁含量143ppm/t.Al,节约炭块3219吨/年,减少碳排放11804吨/年。论文研究实现了电解槽节能减排、清洁生产关键核心技术的突破。
陶文举[4]（2016）在《大型预焙阳极铝电解槽水平电流的研究》文中提出节能降耗是铝电解工业一直面临的首要问题,铝电解槽的电磁场、热场及流场等的研究一直是铝电解工业的研究热点。水平电流是这些物理场协同作用的结果,同时又导致电解槽电流效率降低和能耗增加。本文针对大型预焙阳极铝电解槽水平电流的问题,在综述前人工作的基础上,利用商业有限元软件ANSYS开发了铝电解槽三维（3D）切片电模型和3D切片热电耦合模型。首先,利用3D切片电模型,结合铝电解阳极气体研究的最新成果,首次研究了阳极大气泡对水平电流产生的影响及变化规律;其次,研究了阴极沉淀、铝液高度（铝水平）、阴极炭块高度、阴极钢棒尺寸以及阴极钢棒放置方式等对水平电流的影响,丰富和发展了铝电解槽水平电流的研究内容;然后,利用3D切片热电耦合模型研究了一种开缝钢棒阴极结构对铝电解槽铝液水平电流、阴极温度场和阴极电压降的影响;最后,提出一种新型开缝炭块阴极结构并分析了该结构对铝电解槽热电场的影响。主要结论如下:（1）由于气泡较大的电阻,电流通过电解质要绕过阳极大气泡,大气泡下方的电解质中只有很少的电流通过,而在气泡周围存在极大的局部电流,因此大气泡的存在对水平电流产生了非常大的影响:首先,处于不同位置的气泡,对水平电流分布产生的影响是不同的。对于覆盖率为33.3%的大气泡,当大气泡位于左侧时（靠近槽中心）,槽中心附近的铝液中会产生较多的逆向水平电流,在上层铝液中最大逆向水平电流为8078A/m2,最大逆向水平电流距离槽中心0.6m处。当气泡位于右侧时（槽侧部）,上层铝液中的最大水平电流从13001A/m2（无气泡）增加到30174A/m2;其次,气泡覆盖率会对水平电流产生比较大的影响。当气泡位于阳极中部时,随着气泡覆盖率的增加,最大水平电流迅速增加。当气泡覆盖率从33.3%增加到100%时,上层铝液中最大水平电流从20378A/m2增加到37136A/m2且最大水平电流向槽中心方向移动。当覆盖率为100%时,在槽侧部会产生一个高达35575A/m2的逆向水平电流。（2）由于沉淀较大的电阻率,电流只能绕过沉淀从铝液进入到阴极炭块中,沉淀周围会产生较大的局部电流。处于槽侧部的沉淀要大于槽中心沉淀对水平电流分布的影响。侧部沉淀的增多会使得水平电流减小,同时会引起槽侧部产生逆向水平电流。（3）增加铝水平、阴极炭块高度和阴极钢棒横截面积都可以降低水平电流。当铝水平从20cm增加到30cm,阴极炭块高度从450mm增加到550mm,阴极钢棒横截面积从180×65mm2增加到180×180mm2,最大水平电流分别降低了 33.6%,26.1%和43.2%。当铝水平增加时,铝液上下表面垂直电流的分布都没有发生改变,而增加阴极炭块高度和阴极钢棒横截面积,会改善槽中心阴极炭块和阴极钢棒与槽侧部阴极炭块中电阻的差别,使得下表面位于槽侧部和槽中心铝液中垂直电流的差别变小,从而达到减小水平电流的目的。另外,把阴极钢棒放置方式由180×65mm2更改为65×180mm2,水平电流降低 20.5%。（4）在阴极钢棒中,由于开缝及添加的绝缘材料,使得传统阴极钢棒变为上下“两个钢棒”,促使更多的电流通过位于缝隙下方的钢棒。开缝位置越靠近阴极钢棒上部,对减少水平电流的作用越好,当开缝长度为900mm时,最大水平电流降低44.1%。但是,由于开缝钢棒中电流分布发生很大变化,一方面导致阴极压降升高约53mV,另一方面使得阴极钢棒变成一个潜在的“热源”,钢棒中最高温度位置由钢棒最右端转移到开缝周围,温度的升高可能使得浸入到阴极炭块中的电解质析出而侵蚀钢棒,降低电解槽寿命。（5）在阴极炭块侧部开缝并在缝中添加绝缘材料,使得电流在通过侧部的阴极炭块要绕过开缝才能进入到阴极钢棒,从而平衡槽中心和槽侧部电路中电阻的差别,达到降低水平电流的目的。开缝位于距离阴极炭块上表面150mm处,随着开缝深度的增加,对降低水平电流的效果越好,当开缝长度为400mm时,最大水平电流降低了 50.9%,同时阴极电压降会增加约40mV,阴极炭块和阴极钢棒的温度会略微升高。
周润[5]（2015）在《420KA吕电解槽电—磁—流场仿真研究》文中认为铝电解槽生产铝是一个涉及到电、磁、热、力、流等多物理场耦合变化的复杂过程。铝电解槽内部电-磁-流场的研究涉及到电磁学和流体力学等多个学科的交叉,具有重要的学术价值。另一方面,对铝电解槽内多物理场的认识可以优化铝电解生产工艺,有利于电解槽生产效率、槽寿命等重要指标的提升,因此具有重要的工程意义。由于铝电解槽运行过程的复杂性,涉及高温、高电流、多物理场耦合,实验测量槽内电磁流场的变化通常难以实现,因此,数值模拟现已成为研究铝电解槽内各物理场变化规律,探寻其物理机理的重要手段。本文采用数值模拟的方法对某420KA电解槽的电-磁-流场进行了建模和仿真计算,重点探讨了电磁力与气泡作用对铝电解槽流场的影响,分析了不同方向上的磁场对电解槽流场的影响,同时还对电解槽的各个工况、异型阴极情况进行了计算模拟分析。本文的主要研究工作和创新性成果如下:（1）基于多仿真平台构建了电解槽电磁流耦合计算模型。首先,采用了SolidWorks软件建立了一个精细的420KA铝电解槽全槽几何模型;在此基础上,通过Maxwell软件对其进行了电磁场分析;然后,在CFX平台上建立了三相流稳态流场模型并进行了流场计算;最后,得到了正常情况下铝电解槽内的流场形态和电解质-铝液界面形状。（2）通过计算模拟,重点探讨了电磁力和气泡对铝液流场的作用,并比较了不同方向上磁场对流场的影响。研究结果表明:气泡能够减缓铝液的流速;电解质-铝液界面的变形主要受X方向磁场的影响;槽内的流场形态则是X方向和Y方向磁场共同影响的结果,Y方向磁场的增强会增强铝电解槽两端的两个大涡,X方向磁场的增强则会使槽内局部流动更加激烈。（3）考虑到铝电解生产过程和工艺的复杂性,本文对不同铝水平、换极工况以及异型阴极等进行了建模和计算分析。结果表明:当铝水平为23cm和25cm时,铝液平均流速和电解质-铝液界面变形量均相对较小,但当铝水平为27cm时,流场中形成了4个完整的大涡;电解槽边角处换极对电解槽流场的整体影响大于中间部位的换极;异型阴极的采用可明显降低铝液的平均流速。
李贺松,陈桢,田应甫[6]（2014）在《铝电解槽改进型钢棒和绝缘挡板对铝液中水平电流的优化》文中研究说明为了减小传统铝电解槽内铝液中存在的较大水平电流,进一步提高铝电解槽电流效率,提出一种改进型阴极钢棒和在铝液中增加绝缘挡板的方案。以有限元软件ANSYS为平台,对175kA预焙铝电解槽电场进行模拟分析,在此基础上通过改变阴极钢棒形状和在铝液层中增加绝缘挡板的方式,探讨不同方案对铝液层水平电流的优化作用。研究结果表明:改进型阴极钢棒可使阳极炭块下铝液中y向水平电流密度的最大值和平均值明显减小,绝缘挡板能有效抑制电流向阳极炭块侧部偏移,而通过改进型钢棒和绝缘挡板的结合,不仅能将铝液层电流控制在阳极炭块下,而且水平电流密度的大小和分布也能得到有效的控制,为铝电解实际生产提供理论依据。
刘正华[7]（2014）在《铝电解槽熔体流动和稳定性研究》文中研究说明摘要：铝电解槽是铝冶金工业的重要生产设备,随着国内外电解铝工业的迅猛发展,能耗低、环保、高效的铝电解槽成为了重点的研究对象。在电解铝工业生产过程中,铝电解槽内熔体流动状况和稳定性是铝电解槽运行性能的关键性影响因素,与铝电解槽的电流效率密切相关,对其的研究将对铝电解槽的设计和生产指导具有重要意义。本文针对国内对铝电解槽研究的局限性和不足,在铝电解槽电磁流耦合计算模型的基础上对熔体流场进行了稳态计算,重点研究了铝电解槽内的熔体流动规律,在考虑流场和电场相互作用的前提下建立了铝电解槽磁流体计算模型,提出了一种阳极预热的方法优化角部换极。本文的主要研究内容如下：（1）针对某厂175kA铝电解槽,建立了铝电解槽电磁流场顺序耦合计算模型,对标准工况下的电流分布、磁场分布和熔体流动状况进行了数值仿真计算,并对模型进行了验证。（2）在铝电解槽电磁流耦合计算模型的基础上,分别计算了不同工况下的电磁场分布,然后将电磁场计算得到的电磁力导入流场模型中计算了铝电解槽内的稳态熔体流动。计算结果表明：在不考虑界面变形对电磁场的影响时,不同方向的磁场作用下的熔体流速场是不一样的；极距对熔体流速影响不大,极距的过高或过低都会导致界面变形量的增加；随着铝液高度的增加,铝液流速有微弱的增大,铝液高度过低引起水平电流的增大,会导致界面向上变形增加；换极对流场影响较大,不同部位的换极对铝电解槽的溶体流动影响是不同的,角部阳极更换相对于其它位置的阳极更换对熔体流动扰动的更大,垂直磁场和水平电流的共同作用是导致熔体流场变化的原因；最后根据稳态模型模拟了不均匀电流分布下的熔体流动,表明不均匀电流对铝电解槽内熔体影响较大。（3）基于麦克斯韦方程组和N-S方程建立了铝电解槽磁流体计算模型,实现了电磁场和流场的双向耦合计算。应用本模型分析了x方向磁场作用下的磁流体流动,计算结果表明：在x方向磁场作用下出电侧换极影响比进电侧换极大；极距的降低会导致铝液界面波动和隆起,极距的增加会加强铝电解槽的熔体流动稳定性；磁场强度的增大会加剧铝电解槽内熔体的波动。（4）根据铝电解槽稳态计算结果,针对角部换极引起的铝电解槽生产过程中的熔体流动不稳定性,提出了预热槽的优化方案。对优化方案分别进行了计算和比较,得出了最终的预热槽阳极布置方式。
李贺松,刘正华[8]（2014）在《铝电解槽换极工艺下的熔体流动研究》文中研究说明对175kA预焙铝电解槽在各个阳极更换的情况下的流场进行了计算,分析了不同阳极更换时的流速和界面分布,并结合电磁场的分布分析了形成流场变化的原因。结果表明:换极对流场的速度影响较大,出电侧更换角部阳极时流速最大,然后向中部递减,进电侧由中部向两侧先减少再增加,出电侧的角部阳极更换比进电侧对熔体流动扰动的影响较大;换极增大了铝液和电解质界面的最大向上和向下变形量,最大向上变形量由中间向两侧增大;计算了磁场分布和换极时的电流分布,结合洛伦兹力定律分析了换极时熔体流动变化的原因。
杨溢,姚世焕[9]（2013）在《小议铝电解槽磁流体稳定性》文中指出通过对铝电解槽内熔体的稳态及瞬态运动分析,提出磁流体稳定性与稳态流场是两个截然不同的概念。稳态洛伦兹力作用产生旋转流动。MHD稳定性则是指在平衡条件下,外界的扰动时,铝电解槽恢复平衡状态的能力。本文还介绍了垂直磁场对MHD稳定性的影响及分析方法。
刘妮[10]（2012）在《320kA铝电解槽电—磁—流场耦合仿真及性能评估方法》文中指出铝电解槽内电-磁-流场等物理场的相互耦合作用,对铝电解槽的稳定性、电流效率、电耗和槽寿命等经济指标有着重要影响。因此,研究铝电解槽多物理场的耦合关系,进行电-磁-流场的耦合仿真,并根据各物理场场量与槽稳定性,电流效率和电耗之间关系,提出衡量铝电解槽综合性能的评估方法,对电解槽结构的优化设计和开发新型电解槽具有重要的实际指导意义。本文以320kA预焙铝电解槽为研究对象,深入分析铝电解原理和电解槽结构,研究铝电解槽各物理场的特点及其各物理场间的耦合关系,为搭建铝电解槽内电-磁-流场耦合仿真平台和提出综合性能评估方法提供了理论依据。论文主要研究工作包括：（1）在ANSYS件环境下,建立用于电-磁-流多物理场耦合仿真的320kA预焙铝电解槽实体模型和有限元模型,基于ANSYS有限元法完成了电磁场计算,得到了电磁场的分布规律。（2）根据流场仿真的内容简化铝电解槽模型,基于FLUENT软件及其有限体积法建立了带母线以及不带母线的两种湍流模型,借助于中南大学高性能计算平台完成计算,得到流速、界面波动以及电磁力的仿真结果,并从这三方面对流场进行了分析,论证了所建湍流模型的正确性以及建模方案的有效性。（3）分析影响铝电解槽稳定性和能耗的相关因素,提出了一种基于电磁力信息熵的槽稳定性与能耗的综合评价方法,并应用于不同极距配置下320kA铝电解槽的电磁场研究。研究表明,该指标能够有效地对槽稳定性和能耗进行综合评估,且其评估结果揭示了极距对铝电解槽的稳定性、电流效率和槽电压的影响规律,并得到320kA铝电解槽高效运行时的极距配置。
二、垂直磁场对铝电解槽稳定性的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、垂直磁场对铝电解槽稳定性的影响（论文提纲范文）
（1）铝电解槽阴极分布电流在线监测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 阴极电流测量背景及意义 |
| 1.2 铝电解槽阴极电流测量方法及应用研究现状 |
| 1.2.1 铝电解槽阴极电流检测技术研究现状 |
| 1.2.2 铝电解槽阴极电流分布研究现状 |
| 1.3 研究思路和主要内容 |
| 第二章 阴极电流测试方法研究 |
| 2.1 阴极电流测量原理 |
| 2.2 阴极钢棒附近干扰磁场分析 |
| 2.2.1 临近阴极钢棒的磁场影响 |
| 2.2.2 临近阴极母线的磁场影响 |
| 2.2.3 其他干扰磁场影响 |
| 2.2.4 电流检测方案 |
| 2.3 阴极电流的理论计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 数据采集系统设计 |
| 3.1 传感器模块设计及安装 |
| 3.1.1 霍尔传感器的选择 |
| 3.1.2 传感器标定 |
| 3.1.3 传感器模块及夹具设计 |
| 3.2 电源模块设计及采集卡选型 |
| 3.2.1 温差电源模块 |
| 3.2.2 母线电源模块 |
| 3.2.3 采集卡选型 |
| 3.3 上位机平台设计 |
| 3.2.1 物联网云平台简介 |
| 3.2.2 阴极电流监测平台设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 阴极电流测试结果及分析 |
| 4.1 数据采集系统现场安装测试 |
| 4.1.1 测试设备安装 |
| 4.1.2 电解槽阴极测量点选择 |
| 4.1.3 数据采集系统测试步骤 |
| 4.2 阴极电流测试数据及分布特性分析 |
| 4.2.1 阴极电流数据统计分析 |
| 4.2.2 临近阴极母线的阴极电流数据分析 |
| 4.2.3 特殊位置的阴极电流数据分析 |
| 4.2.4 4024 槽阴极电流分布分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果 |
| 个人简历 |
（2）新型阴极结构铝电解槽物理场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铝电解发展 |
| 1.2 降低铝电解电能消耗的途径 |
| 1.2.1 提高电流效率 |
| 1.2.2 降低平均槽电压 |
| 1.3 铝电解槽物理场研究现状 |
| 1.3.1 电场研究现状 |
| 1.3.2 磁场研究现状 |
| 1.3.3 流场及稳定性计算方法 |
| 1.3.4 温度场研究现状 |
| 1.3.5 应力场研究现状 |
| 1.4 研究目的 |
| 1.5 研究内容 |
| 第2章 新型阴极结构铝电解槽电-磁-流场 |
| 2.1 电-磁-流场模型 |
| 2.1.1 物理模型 |
| 2.1.2 电磁场控制方程及边界条件 |
| 2.1.3 电磁场有限元模型 |
| 2.1.4 流场控制方程及边界条件 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 电场计算结果 |
| 2.2.2 磁场计算结果 |
| 2.2.3 流场计算结果 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1 凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1.1 矩形凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1.2 方柱凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1.3 圆柱凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.2 本章小结 |
| 第4章 铝电解槽电热应力场 |
| 4.1 电-热-应力场模型 |
| 4.1.1 物理模型及有限元模型 |
| 4.1.2 电热场控制方程及边界条件 |
| 4.1.3 应力场控制方程及边界条件 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 温度场 |
| 4.2.2 应力场 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 坡面阴极铝电解槽的物理场 |
| 5.1 坡面阴极模型 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 不同阴极面倾斜角度水平电流密度 |
| 5.2.2 坡面阴极磁场分布 |
| 5.2.3 坡面阴极流场分布 |
| 5.2.4 坡面阴极温度场及应力场分布 |
| 5.3 坡面阴极电解槽工业试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 350 kA铝电解槽流场计算及测试 |
| 6.1 350 kA铝电解槽模型 |
| 6.2 350 kA铝电解槽流场结果 |
| 6.2.1 350 kA铝电解槽流场计算结果 |
| 6.2.2 流场测试方法 |
| 6.2.3 流场测试步骤 |
| 6.2.4 350 kA电解槽流场测试结果 |
| 6.2.5 350 kA电解槽流场测试与计算对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 作者简历 |
（3）420kA预焙铝电解槽节能减排技术研究与工业应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的目的和意义 |
| 1.2 电解铝相关技术领域国内外发展现状和趋势 |
| 1.2.1 铝电解槽物理场、槽结构技术领域发展现状和趋势 |
| 1.2.2 阴极炭块抑制水平电流技术领域发展现状和趋势 |
| 1.2.3 阳极炭块防氧化技术领域发展现状和趋势 |
| 1.3 本论文研究内容及目标 |
| 1.3.1 论文主要研究内容 |
| 1.3.2 论文研究目标 |
| 第二章 试验研究 |
| 2.1 铝电解槽内衬结构、物理场优化试验研究 |
| 2.1.1 试验研究理论分析 |
| 2.1.2 试验方案分析 |
| 2.1.3 试验研究 |
| 2.2 磷生铁阴极电解槽水平电流抑制技术试验研究 |
| 2.2.1 试验研究理论分析 |
| 2.2.2 试验方案分析 |
| 2.2.3 试验研究 |
| 2.3 铝电解用阳极炭块防氧化涂层技术试验研究 |
| 2.3.1 试验研究理论分析 |
| 2.3.2 研究方案分析 |
| 2.3.3 试验研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 研究成果工程化应用后取得的成果和效益 |
| 3.1 研究成果工程化应用后取得的成果 |
| 3.2 取得的效益 |
| 3.2.1 研究成果工程化推广取得的成效 |
| 3.2.2 社会效益分析 |
| 3.2.3 应用前景 |
| 第四章 结论和展望 |
| 4.1 论文研究结论 |
| 4.2 下一步研究的的方向和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 攻读硕士期间在研或完成的省部级以上科技项目 |
| 附录 B 攻读硕士期间研究成果工程化应用取得成果 |
（4）大型预焙阳极铝电解槽水平电流的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 我国铝电解技术现状及节能降耗技术 |
| 1.3 铝电解槽铝液波动、水平电流的研究意义 |
| 1.3.1 铝电解原理和电解槽结构 |
| 1.3.2 铝电解槽电压组成和电流效率 |
| 1.3.3 铝电解槽铝液波动的研究 |
| 1.3.4 减少铝液波动的方法 |
| 1.3.5 铝电解槽铝液中的水平电流 |
| 1.4 铝电解槽水平电流研究现状 |
| 1.4.1 影响水平电流的因素 |
| 1.4.2 改善水平电流的研究 |
| 1.5 本文研究重点 |
| 第2章 铝电解槽3D切片电模型和3D切片热电耦合模型 |
| 2.1 有限元法 |
| 2.1.1 铝电解槽热、电模型 |
| 2.2 铝电解槽3D切片电模型 |
| 2.2.1 导电控制方程 |
| 2.2.2 电边界条件 |
| 2.2.3 电场计算结果 |
| 2.3 铝电解槽3D切片热电耦合模型 |
| 2.3.1 热电场求解流程 |
| 2.3.2 热电控制方程 |
| 2.3.3 模型介绍 |
| 2.3.4 边界条件 |
| 2.3.5 热接触 |
| 2.3.6 热电场计算结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 影响水平电流分布的因素 |
| 3.1 阳极大气泡对水平电流的影响 |
| 3.1.1 阳极气泡层 |
| 3.1.2 气泡位置对水平电流的影响 |
| 3.1.3 气泡覆盖率对水平电流的影响 |
| 3.2 槽底沉淀对水平电流的影响 |
| 3.3 阴极结构对水平电流的影响 |
| 3.3.1 铝液高度对水平电流的影响 |
| 3.3.2 阴极炭块对水平电流的影响 |
| 3.3.3 阴极钢棒对水平电流的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 开缝阴极钢棒对铝电解槽热电场的影响 |
| 4.1 开缝阴极钢棒阴极结构 |
| 4.2 开缝阴极钢棒对铝液中电流分布的影响 |
| 4.3 开缝阴极钢棒对阴极温度场和电压降的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 新型开缝阴极结构及对铝电解槽热电场的影响 |
| 5.1 新型开缝炭块阴极结构 |
| 5.2 开缝阴极炭块对铝液中电流分布的影响 |
| 5.3 开缝阴极炭块对阴极温度场和电压降的影响 |
| 5.4 开缝炭块阴极结构的优点和缺点 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本论文研究总结 |
| 6.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论着和科研、获奖状况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）420KA吕电解槽电—磁—流场仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究动态 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 电-磁-流场建模及计算分析 |
| 2.1 铝电解槽结构和原理 |
| 2.2 电-磁场建模及计算 |
| 2.3 流场建模及计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 电磁力和气泡对电解槽流场的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁力与气泡对电解槽内熔体运动的影响 |
| 3.3 不同方向磁场对的流场影响 |
| 3.4 不同出气边界设置结果比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 电解槽各工况及异型阴极对流场的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同铝水平电解槽流场 |
| 4.3 不同换极工况下铝电解槽流场 |
| 4.4 异型阴极电解槽流场 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）铝电解槽改进型钢棒和绝缘挡板对铝液中水平电流的优化（论文提纲范文）
| 1 铝电解槽电场模型的建立 |
| 1.1 模型的建立 |
| 1.2 边界条件及载荷 |
| 1.3 控制方程 |
| 2计算结果及分析 |
| 3 钢棒结构优化及其结果与分析 |
| 3.1 钢棒结构优化与结果分析 |
| 3.1.1 钢棒模型模拟方案 |
| 3.1.2 结果与分析 |
| 3.2 增加绝缘挡板对铝液中水平电流的影响 |
| 3.2.1 方案模型结构简介 |
| 3.2.2 结果与分析 |
| 4 结论 |
（7）铝电解槽熔体流动和稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铝电解工业的发展概况 |
| 1.2 我国铝电解工业发展现状和提高电流效率的途径 |
| 1.2.1 我国铝电解工业发展现状 |
| 1.2.2 提高铝电解槽电流效率的途径 |
| 1.3 铝电解槽电磁流场稳态数值仿真及其运用研究进展 |
| 1.3.1 电磁场仿真研究进展 |
| 1.3.2 铝电解槽熔体流动研究进展 |
| 1.4 铝电解槽熔体稳定性研究进展 |
| 1.5 本文的研究内容和意义 |
| 1.5.1 本课题的研究意义 |
| 1.5.2 本文主要研究内容 |
| 第二章 铝电解槽电磁流场模型及验证 |
| 2.1 铝电解槽电磁场数学模型 |
| 2.1.1 母线电流计算数学模型 |
| 2.1.2 电磁场数学模型 |
| 2.2 铝电解槽流场数学模型 |
| 2.2.1 基本控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 体积力源项 |
| 2.2.4 相间作用力 |
| 2.2.5 边界条件 |
| 2.3 多场耦合计算流程 |
| 2.4 铝电解槽电磁流场计算结果分析 |
| 2.5 模型验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同工况下的铝电解槽熔体流动数值仿真 |
| 3.1 单个方向磁场作用下的流场 |
| 3.2 极距对熔体流场的影响 |
| 3.3 铝水平对熔体流场的影响 |
| 3.4 换极对铝电解熔体流场的影响 |
| 3.4.1 换极情况下的流场分布 |
| 3.4.2 换极时的铝液和电解质界面变形 |
| 3.4.3 换极时的电流和磁场分布 |
| 3.5 不均匀电流对铝电解槽电磁流场的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 铝电解槽磁流体稳定性数学建模及应用 |
| 4.1 铝电解槽磁流体稳定性机理 |
| 4.2 铝电解槽磁流体计算数学模型 |
| 4.2.1 流体流动控制方程 |
| 4.2.2 电场计算模型 |
| 4.2.3 磁流体耦合计算流程 |
| 4.3 铝电解槽磁流体数值仿真 |
| 4.3.1 物理模型的建立 |
| 4.3.2 计算结果分析 |
| 4.4 换极时的磁流体界面波动 |
| 4.5 极距变化对磁流体界面波动的影响 |
| 4.6 磁场强度对磁流体界面波动的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 铝电解槽磁流体优化研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 优化方案的提出 |
| 5.3 预热槽的数值仿真计算 |
| 5.3.1 预热槽电磁场分布 |
| 5.3.2 预热槽流场和界面变形 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望和建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
（8）铝电解槽换极工艺下的熔体流动研究（论文提纲范文）
| 1 铝电解槽流场计算的数学模型和边界条件 |
| 2 计算及分析 |
| 2. 1 理想槽况下的计算结果 |
| 2. 2 换极时流速分布 |
| 2. 3 换极时的铝液和电解质界面变形 |
| 2. 4 换极时的熔体流速场原因分析及理论验证 |
| 3 结语 |
（9）小议铝电解槽磁流体稳定性（论文提纲范文）
| 1 理论分析基础 |
| 1.1 铝电解槽简化模型及坐标系 |
| 1.2 运动的稳态及瞬态值 |
| 2 瞬态洛伦兹力作用分析 |
| 2.1 铝电解槽磁流体模型 |
| 2.2 瞬态洛伦兹力导致的瞬态波动 |
| 2.3 生产操作引发的不稳定 |
| 3 不稳定性机理 |
| 3.1 垂直磁场的分布分类 |
| 3.2 垂直磁场的对稳定性影响的原理 |
| 3.3 工程实际垂直磁场对稳定性影响 |
| 4 结语 |
（10）320kA铝电解槽电—磁—流场耦合仿真及性能评估方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 研究意义与目的 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 铝电解槽物理场仿真的研究现状 |
| 1.3.2 铝电解槽性能的研究现状 |
| 1.4 研究内容及论文的结构安排 |
| 第二章 铝电解槽物理场特点及其耦合仿真方法简介 |
| 2.1 铝电解的原理 |
| 2.2 铝电解槽的结构 |
| 2.3 铝电解槽的物理场 |
| 2.4 铝电解槽物理场仿真方法 |
| 2.4.1 单物理场仿真 |
| 2.4.2 多场耦合仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 320kA铝电解槽模型建立及其电磁场仿真计算 |
| 3.1 ANSYS有限元分析 |
| 3.1.1 有限元方法简介 |
| 3.1.2 ANSYS在铝电解槽物理场仿真中的应用 |
| 3.2 铝电解槽模型建立 |
| 3.2.1 实体模型建立 |
| 3.2.2 有限元模型建立 |
| 3.3 电-磁-流物理场分析 |
| 3.3.1 电场分析 |
| 3.3.2 磁场分析 |
| 3.3.3 流场分析 |
| 3.4 基于ANSYS铝电解槽电磁场的仿真 |
| 3.4.1 电场仿真 |
| 3.4.2 磁场仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于FLUENT的320kA铝电解槽流场的仿真计算 |
| 4.1 FLUENT仿真软件介绍 |
| 4.1.1 FLUENT软件的特点与结构 |
| 4.1.2 FLUENT在流场计算中的应用 |
| 4.2 铝电解槽流场模型建立 |
| 4.2.1 流场有限元模型 |
| 4.2.2 铝电解槽流场VOF模型建立 |
| 4.2.3 流场求解模型建立 |
| 4.3 流场仿真与分析 |
| 4.3.1 仿真步骤 |
| 4.3.2 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铝电解槽的槽稳定性与能耗的综合评估方法 |
| 5.1 基于电磁力信息熵的铝电解槽稳定性研究 |
| 5.1.1 稳定性机理 |
| 5.1.2 槽稳定性与电磁力之间的关系 |
| 5.1.3 基于电磁力信息熵的槽稳定性的评估方法 |
| 5.2 铝电解槽的经济指标 |
| 5.2.1 电流效率 |
| 5.2.2 铝电解槽能耗的计算方法及其影响因素 |
| 5.3 铝电解槽稳定性与能耗的综合评估方法 |
| 5.4 不同极距下铝电解槽的运行评估分析 |
| 5.4.1 稳定性分析 |
| 5.4.2 电流效率分析 |
| 5.4.3 槽电压分析 |
| 5.5 综合评估结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要工作和研究成果 |
| 6.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的主要研究成果 |
四、垂直磁场对铝电解槽稳定性的影响（论文参考文献）
- [1]铝电解槽阴极分布电流在线监测方法研究[D]. 卢长兴. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [2]新型阴极结构铝电解槽物理场研究[D]. 宋杨. 东北大学, 2019
- [3]420kA预焙铝电解槽节能减排技术研究与工业应用[D]. 杨国荣. 昆明理工大学, 2018(04)
- [4]大型预焙阳极铝电解槽水平电流的研究[D]. 陶文举. 东北大学, 2016(07)
- [5]420KA吕电解槽电—磁—流场仿真研究[D]. 周润. 华中科技大学, 2015(05)
- [6]铝电解槽改进型钢棒和绝缘挡板对铝液中水平电流的优化[J]. 李贺松,陈桢,田应甫. 中南大学学报(自然科学版), 2014(10)
- [7]铝电解槽熔体流动和稳定性研究[D]. 刘正华. 中南大学, 2014(03)
- [8]铝电解槽换极工艺下的熔体流动研究[J]. 李贺松,刘正华. 轻金属, 2014(03)
- [9]小议铝电解槽磁流体稳定性[J]. 杨溢,姚世焕. 轻金属, 2013(09)
- [10]320kA铝电解槽电—磁—流场耦合仿真及性能评估方法[D]. 刘妮. 中南大学, 2012(02)