Электровихревые и магнитовихревые течения в плоских каналах технологических устройств

• Автор: Хрипченко, Станислав Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 393 с. : ил.

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ПРОВОДЯЩАЯ ЖИДКОСТЬ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ
ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ
2.1. Течение проводящей жидкости в тонком слое (с твердыми
границами) с током в щели ферромагнитного массива
2.1.1 Приближенные уравнения для индукции магнитного поля
2.1.2. Приближенные уравнения для описания гидродинамики
процесса
2.1.3. Примеры точных решений системы приближенных МГД-уравнений
2.2. Безындукционное приближение для электровихревых течений в плоском канале, находящемся в щели ферромагнитного массива
2.3. Условие генерации электровихревых течений (ЭВТ) в тонких слоях проводящей жидкости
2.4. Течения проводящей жидкости с током в тонком слое со свободной поверхностью, в плоскопараллельной щели между ферромагнитными массивами
2.4.1. Уравнения движения жидкости для тонкого слоя со свободной поверхностью
2.4.2. Электромагнитные силы в слое с током и со свободной поверхностью находящейся в плоскопараллельной щели между ферромагнитными массивами
2.4.3. Устойчивость свободной поверхности слоя
2.4.3.а. Случай изначально потенциальных электромагнитных сил.
2.4.3.6. Случай изначально вихревых электромагнитных сил
2.5. Механизмы возникновения насосного эффекта в плоском МГД-канале при протекании по нему электрического тока
2.5.1. Возникновение насосного эффекта под действием потенциальных электромагнитных сил в плоском МГД-канале с постоянным электрическим током
2.5.2. Возникновение насосного эффекта при протекании по МГД-каналу переменного электрического тока
2.5.3. Возникновение насосного эффекта в МГД-канале под действием электромагнитных сил имеющих вихревую составляющую
2.6. Выводы и результаты
3. ПРИБЛИЖЕННЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ МГД ТЕЧЕНИЙ В ПЛОСКИХ КАНАЛАХ РЕАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ.
3.1. Математическая модель для описания турбулентных течений в плоских каналах технологических устройств

3.1.1. Уравнения движения в системе из двух слоев жидкости разной проводимости
3.1.2. Приближенные двумерные уравнения для описания турбулентного течения в плоском канале
3.1.3. Определение коэффициентовЛГ„ кг
3.2. Математическая модель для описания электромагнитных сил генерируемых в плоских каналах с жидким металлом реальных технологических МГД устройств при электровихревых и магнитовихревых течениях
3.2.1. Электромагнитные силы как результат взаимодействия тока с собственным магнитным полем
3.2.2. Электромагнитные силы в плоском МГД - канале обусловленные взаимодействие переменного магнитного поля с наведенным им электрическим током
3.2.3. Определение функции рассеяние для магнитного поля.
3.3. Электровихревые течения в плоских МГД-каналах различной конфигурации
3.3.1. Прямой канал с П-образным сердечником
3.3.2. Длинный прямой канал с П-образным сердечником и
непроводящими перегородками.
3.3.3. Ь-образный канал (с проводящей, с непроводящей перегородкой, без нее)
3.3.4. Плоский канал с двумя изгибами под прямым углом и П-образным сердечником
3.4. Выводы и результаты
4. ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ВАННАХ
АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ.
4.1. Механизмы, определяющие циркуляцию расплава в ванне электролизера
4.2. Магнитное поле в ванне электролизера
4.3. Электрический ток в расплаве ванны электролизера
4.4. Анализ ЭВТ в ванне электролизера
4.5. Эксперименты на физических моделях электролизера.
4.5.1. Кондукционная модель
4.5.2. Индукционная модель
4.5.3. Влияние конфигурации границ кюветы на порог возникновения нестабильности поверхности жидкого металла в кювете
4.6. Математическая модель гидродинамических процессов в ванне мощных алюминиевых электролизеров.
4.6.1. Редукция уравнений Навье-Стокса для течений в системе из двух тонких слоев жидкости.
4.6.2. Определение функций фі, $2, Щ

4.6.3. Циркуляционный механизм колебания границы раздела:
металл — электролит
4.6.4. «Токовый» механизм нестабильности границы раздела: металл-электролит
4.6.5. Упрощенная полуэмпирическая модель гидродинамических процессов в ванне мощных алюминиевых электролизеров
4.6.6. Практические рекомендации для проектирования мощных электролизеров по производству алюминия
4.7. Выводы и результаты
5. ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ МГД НАСОСЫ И
ПЕРЕМЕШИВАТЕЛИ
5.1. Насос с проводящими перегородками
5.2. Безобмоточный насос конструкции Кабакова
5.3. Безобмоточный насос Пуш-Пул
5.3.1. Физическая модель насоса Пуш-Пул
5.3.2. Заводские испытания насоса наружного расположения Пуш-

5.4. Безобмоточный насос Зигзаг
5.5. Электровихревой насос с непроводящими перегородками
5.6. Центробежный электровихревой насос с одной камерой
5.6.1. Конструктивная схема насоса
5.6.2. Принцип работы насоса. Расчетные картины течения в канале и характеристики однокамерного электровихревого насоса.
Сравнение с экспериментом
5.6.3. Влияние различных конструктивных параметров на работу центробежного Электровихревого МГД-насоса
5.6.4. Пуск погружного Электровихревого центробежного насоса
5.6.5. Работа погружного центробежного насоса с одной камерой в
условиях литейного магниевого производства
5.7. Центробежный электровихревой насос с двумя камерами
5.8. Электровихревой перемешиватель жидкого металла для
машины непрерывного литья стали
5.9. Выводы и результаты
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МГД-УСТРОЙСТВА С
ПЛОСКИМ КАНАЛОМ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ НОРМАЛЬНЫМ ПЛОСКОСТИ КАНАЛА
6.1. Магнитовихревой перемешиватель
6.1.1. Математическая модель гидродинамических процессов при магнитовихревом перемешивании в плоском слое жидкого
металла

магнитного поля, либо создаваемого внешними источниками (Ве) или под действием поля собственного тока (В'), либо обе ситуации реализуются одновременно. При этом под действием электромагнитных сил поверхность примет равновесное положение кс, а магнитное поле будет иметь соответствующее распределение. Для случая присутствия только одного однородного внешнего поля форму поверхности легко получить аналитически из (2.41) кс = 1-5/ЗуВе у/(7 Рис.2.17.а. Если слой находится в плоскопараллельной щели под воздействием поля от собственного тока или от обеих полей, то положение поверхности и распределение магнитного поля взаимно согласованы и их можно определить из численного решения Рис.2.17, Рис.2.18.
Рис.2.17.а. Форма свободной поверхности слоя жидкого металла. Слой помещен в однородное магнитное поле. Вдоль оси X по слою течет постоянный электрический ток.
Рис.2.17.6. Форма свободной поверхности слоя жидкого металла
помещен в плоскопараллельную щель между ферромагнитными массивами. По слою вдоль оси X течет постоянный электрический ток.