本文關(guān)鍵詞：鋁—稀土多相熔體混沌流動(dòng)數(shù)值模擬及流動(dòng)規(guī)律研究

  更多相關(guān)文章： 稀土鋁合金 電磁攪拌 數(shù)值分析 最大李雅普諾夫指數(shù) Kolmogorov熵

【摘要】：鋁合金的凝固涉及到包含能量傳遞、物質(zhì)傳輸及相變等復(fù)雜物理變化。電磁攪拌技術(shù)在對金屬熔體進(jìn)行攪拌混合的同時(shí)還能提高金屬的使用性能,因此該技術(shù)在冶煉工業(yè)中的應(yīng)用將越來越廣。與普通機(jī)械攪拌不同,電磁攪拌器具備無接觸、易于控制、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),利用變化的電磁場在熔體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流進(jìn)而引導(dǎo)熔體進(jìn)行傳質(zhì)傳熱運(yùn)動(dòng)。本論文通過對自制電磁攪拌器內(nèi)磁場及流場的模擬仿真,結(jié)合混沌理論對仿真結(jié)果進(jìn)行分析,探索了電磁攪拌時(shí)間及電磁攪拌頻率對熔體流動(dòng)及熔體內(nèi)稀土元素La的分布的影響。利用有限元分析軟件Maxwell對自制電磁攪拌器內(nèi)電磁場進(jìn)行了仿真模擬,分別計(jì)算了不同頻率的輸入電源對電磁攪拌器內(nèi)感應(yīng)磁場分布的影響并計(jì)算出其對攪拌器內(nèi)鋁-稀土多相熔體的作用力。通過自定義函數(shù)(UDF)將所求得電磁力加載至流體分析軟件Fluent中對攪拌器內(nèi)熔體進(jìn)行建模分析,導(dǎo)出各攪拌參數(shù)下La在攪拌器內(nèi)的體積分?jǐn)?shù)分布云圖。并通過Matlab軟件自編程序分析了Fluent軟件模擬所得流場,計(jì)算了流場的相關(guān)混沌學(xué)參數(shù),分析攪拌器內(nèi)熔體運(yùn)動(dòng)的混沌規(guī)律。通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明:在30Hz內(nèi),攪拌時(shí)間及攪拌電磁頻率的增大能夠提升攪拌器內(nèi)熔體所受到的電磁力及其流動(dòng)運(yùn)動(dòng)的混沌程度;相較于單一攪拌頻率的攪拌下,變頻攪拌能夠更有效的對鋁-稀土多相熔體進(jìn)行攪拌混合,其流動(dòng)的混沌程度更高。對未攪拌及攪拌頻率為10Hz、20Hz、30Hz及變頻攪拌下稀土鋁合金的試樣進(jìn)行金相組織分析。通過各金相微觀組織圖的對比分析可知單一頻率攪拌時(shí),頻率的提高可改善其金相組織結(jié)構(gòu),但達(dá)到一定頻率時(shí),改善作用幾乎不存在。相較于單一頻率攪拌,變頻攪拌對金相組織的改善效果更佳。
【關(guān)鍵詞】：稀土鋁合金 電磁攪拌 數(shù)值分析 最大李雅普諾夫指數(shù) Kolmogorov熵
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG292
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-18
• 1.1 研究背景和意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀8-16
• 1.2.1 混沌混合的研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.2 電磁攪拌的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 數(shù)值仿真的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 電磁攪拌器的工作原理及設(shè)計(jì)18-27
• 2.1 前言18
• 2.2 電磁攪拌器的工作原理18-21
• 2.3 電磁攪拌器的設(shè)計(jì)21-26
• 2.3.1 電動(dòng)機(jī)的改造21-22
• 2.3.2 變頻器的選用22-24
• 2.3.3 變頻器的控制24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 電磁攪拌磁場數(shù)值模擬27-40
• 3.1 前言27
• 3.2 電磁場的數(shù)學(xué)模型27-29
• 3.3 電磁場的數(shù)值仿真分析29-39
• 3.3.1 Maxwell軟件介紹29-30
• 3.3.2 模型的建立及網(wǎng)格劃分30-32
• 3.3.3 邊界條件及繞組激勵(lì)設(shè)定32-34
• 3.3.4 求解器設(shè)定34
• 3.3.5 電磁場的求解結(jié)果分析34-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 電磁攪拌流場數(shù)值模擬40-50
• 4.1 前言40
• 4.2 流體模型的建立40-43
• 4.2.1 流體模型的設(shè)定41-42
• 4.2.2 模型的建立42-43
• 4.3 流場數(shù)據(jù)分析43-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 鋁-稀土多相熔體混沌流動(dòng)規(guī)律分析及金相組織變化50-59
• 5.1 前言50
• 5.2 混沌參數(shù)的求解50-54
• 5.2.1 混沌參數(shù)的介紹50-51
• 5.2.2 混沌參數(shù)的求解與分析51-54
• 5.3 鋁-稀土合金制備及金相組織分析54-58
• 5.3.1 鋁-稀土合金試樣的制備54-55
• 5.3.2 金相組織的分析55-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第六章 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 總結(jié)59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果66-67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：916001