铝电解槽熔体内阳极气泡分布特性的数值模拟

• 作者: 周孑民 周益文 李茂 杨建红 董英 詹水清
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 铝电解槽 阳极气泡分布 数值模拟 群体平衡模型
• 年，卷（期）: 2014,（7）
• 所属期刊栏目: 能源工程·交通运输工程·环境工程
• 页码范围: 2424-2431
• 页数: 8页
• 分类号: TF821
• 语种: 中文

摘要

采用欧拉双流体模型与群体平衡模型耦合的方法,考虑阳极气泡影响的修正k-ε湍流模型,对铝电解槽熔体内阳极气泡-电解质气液两相流进行数值模拟,研究不同电流密度下电解质流场、气泡体积分数和气泡尺寸分布等流体力学信息.研究结果表明:极间区域的电解质流动呈局部循环运动形式;电流密度相同时,距阳极底掌面越远,气泡体积分数越低、气泡平均Sauter直径越小;在同一水平高度下,气泡体积分数随着电流密度的提高而增大,气泡平均Sauter直径随电流密度的提高而减小;极间气泡层呈方形分布,中心区域气泡体积分数较高,边缘部分体积分数较低;极间气泡主要以小尺寸气泡为主,而中等尺寸和大尺寸的气泡数量比较少,气泡数量和气泡尺寸之间的关系可以近似看作双曲线分布;气泡体积分率表示的气泡尺寸分布呈3个单峰分布.本文计算得到的气泡分布特性与一系列文献试验结论一致.