[发明专利]一种基于ANSYS的铝电解槽磁场有限元计算方法

摘要

本发明公开了一种基于ANSYS的铝电解槽磁场有限元计算方法，基于有限元ANSYS软件先建立包含前后槽的电解槽电场模型，并根据母线的截面积和中心线空间位置，使用导电的线单元代表母线，通过电场计算得到每一段母线的实际电流分布后，再通过母线转换方法将LINK68线单元转换为SOURC36导磁线单元，并与其它导磁部分共同建立整个电解槽磁场有限元模型，利用模型计算得到槽内磁场分布。应用该方法可明显改善铝电解槽母线设计中磁场计算存在的各类偏差，提高磁场计算的准确性，有助于优化电解槽设计。

主权项

一种基于ANSYS的铝电解槽磁场有限元计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取铝电解槽及母线的结构参数及工艺运行条件；所述铝电解槽及母线的结构参数包括槽体各导电部分及母线的尺寸和其对应的材料属性参数；其中，槽体各导电部分及母线的尺寸是指阳极结构、阴极结构、炉膛和各条母线的长度、宽度以及高度或厚度；材料属性参数是指每个部分的电导率和磁导率；所述运行工艺条件包括极距、电解质水平、铝水平及槽系列电流值；步骤2：依据步骤1获得的数据，利用有限元软件ANSYS建立包含前后槽的电解槽电场模型；步骤3：根据实际槽系列的电流值，在电解槽电场模型上施加零电压和电流载荷，开展有限元计算，得到槽内导体和母线部分的实际电流分布值；步骤4：构建磁场计算模型；将步骤2所得的电解槽电场模型中的槽体单元转变为导磁单元；将电解槽电场模型中LINK68导电线单元建立的母线单元转换成为对应的用于磁场计算的Sourc36导磁线单元，得到磁场计算模型；步骤5：将步骤3获得的槽内导体和母线部分的实际电流分布值施加到步骤4构建的磁场计算模型上；步骤6：以步骤3中得到的电流分布值为边界条件，并在磁场模型外边界的节点上施加零磁标量位的磁边界条件，利用solve求解器对磁场计算模型进行计算求解，再通过ANSYS后处理模块对求解值进行处理得到槽内磁场分布计算结果。