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zhanshuiqing

银虫 (小有名气)

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[交流] 求教铝电解槽中气液液三相流问题模拟仿真已有3人参与

上图是铝电解槽的横截面，我做流场就主要是研究电解质（红色部分）和铝液（蓝色部分），它们都在高温下位液态熔体，由于铝液比电解质的密度大一点点，有比较明显的分层，周期性地向这个体系中添加氧化铝颗粒原料，下料时间比较短，并且氧化铝进入电解质中后会瞬时扩散并溶解开来，并与插在电解质中的碳阳极表面发生化学反应，在阳极表面产生大量的二氧化碳气体，这个体系中明显存在四相：阳极气泡，电解质，铝液，固态氧化铝颗粒。

针对这个多相流问题，针对气泡怎么考虑比较好，气泡尺寸分布不均匀，主要在阳极周围区域与电解质作用，气泡存在的区域比较狭窄，电解槽中需要短时间内把产生的气泡都从上端排出去，如何模拟？
针对固相氧化铝颗粒问题，如何计算它在流场中的运动情况，与电解质和铝液的相互作用等，如何计算它的扩散传输问题？
对气泡相和氧化铝颗粒相的考虑，我想用PBM与多相流耦合计算，合适不，如何考虑比较好，请姐姐给点帮助吧，我们团队没几个懂这方面的

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1楼2012-05-24 11:17:18

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zhanshuiqing

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具体描述：下图是铝电解槽的横截面，我做流场就主要是研究电解质（红色部分）和铝液（蓝色部分），它们都在高温下位液态熔体，由于铝液比电解质的密度大一点点，有比较明显的分层，周期性地向这个体系中添加氧化铝颗粒原料，下料时间比较短，并且氧化铝进入电解质中，随着电解质的运动后会瞬时扩散并溶解开来，并与插在电解质中的碳阳极表面发生化学反应，在阳极表面产生大量的二氧化碳气体，阳极气体会沿着阳极表面附近运动，并产生变形，主要是气泡之间的聚并过程，气泡会带动电解质运动，且电解质和铝液熔体里面有电磁力，不断搅动熔体运动，这个体系中明显存在四相：阳极气泡，电解质，铝液，固态氧化铝颗粒。

针对这个多相流问题，针对气泡怎么考虑比较好，气泡尺寸分布不均匀，主要在阳极周围区域与电解质作用，气泡存在的区域比较狭窄，且气泡运动有间歇性的，在某些区域运动较为剧烈，有些位置运动则比较平缓，电解槽中需要短时间内把产生的气泡都从上端排出去，否则气泡越来越多会有可能穿越电解质和铝液层的界面而与铝液再次发生二次反应，会降低产铝量，从而降低铝电解电流效率，如何模拟？
针对固相氧化铝颗粒问题，如何计算它在流场中的运动情况，与电解质和铝液的相互作用等，如何计算它的扩散传输问题，怎么去确定氧化铝颗粒在流场中的浓度分布情况，此参数对控制电解槽下料过程及发生阳极效应等有着非常重要的影响，怎么考虑比较好？
对气泡相和氧化铝颗粒相的考虑，我想用PBM与多相流耦合计算，合适不，如何考虑比较好，请各位高手们给点帮助吧，我们团队没几个懂这方面的