ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................. 4
1 СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ, ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОЧИСТКИ
АЛЮМИНИЕВЫХ РАСПЛАВОВ ОТ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ. МЕТОДЫ
МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МГД ОЧИСТКИ .......................... 11
1.1 Современные аспекты производства слитков из алюминиевых сплавов и технологий очистки
от неметаллических включений .......................................................................................................... 11
1.1.1 Технологическая цепочка производства металлургической продукции из алюминиевых
сплавов .................................................................................................................................................. 11
1.1.2 Неметаллические включения в алюминиевых сплавах и их влияние на качество
металлургической продукции ............................................................................................................. 13
1.1.3 Традиционные способы и устройства очистки алюминиевых расплавов от твердых
неметаллических включений .............................................................................................................. 17
1.1.4 Применение электромагнитных устройств в системах очистки алюминиевых сплавов от
неметаллических включений .............................................................................................................. 23
1.1.5 Технология МГД сепарации алюминиевых сплавов ............................................................... 26
1.2 Методы и средства математического моделирования процессов МГД очистки ..................... 36
1.2.1 Общие замечания ........................................................................................................................ 36
1.2.2 Методы и средства численного анализа МГД процессов ....................................................... 39
1.3 Постановка задачи исследования и разработки устройства МГД очистки .............................. 42
1.4 Выводы по главе ............................................................................................................................. 46
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА МГД ОЧИСТКИ ЧАСТИЦ
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В АЛЮМИНИЕВОМ РАСПЛАВЕ ............................... 47
2.1 Общие замечания ........................................................................................................................... 47
2.2 Математическое моделирование электромагнитных процессов ............................................... 53
2.2.1 Математическое описание электромагнитных процессов ...................................................... 53
2.2.2 Постановка электромагнитной задачи ...................................................................................... 55
2.3 Математическое моделирование термогидродинамических процессов................................... 57
2.3.1 Математическое описание термогидродинамических процессов .......................................... 57
2.3.2 Постановка термогидродинамической задачи ......................................................................... 59
2.4 Математическое моделирование процесса МГД сепарации ...................................................... 61
2.4.1 Математическое описание процесса ......................................................................................... 61
2.4.2 Постановка задачи ....................................................................................................................... 64
2.5 Математическое моделирование процессов коагуляции частиц в турбулентном потоке
жидкого металла под действием электромагнитного поля .............................................................. 68
3
2.5.1 Математическое описание процесса и методика численного расчета концентрации частиц
неметаллических включений .............................................................................................................. 68
2.5.2 Постановка задачи ....................................................................................................................... 74
2.5.3 Предварительная оценка влияния различных механизмов коагуляции ................................ 77
2.6 Настройки вычислительной процедуры ...................................................................................... 78
2.7 Выводы по главе ............................................................................................................................. 80
3 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА МГД
ОЧИСТКИ ............................................................................................................................................. 81
3.1 Анализ МГД процессов и процессов миграции дисперсных частиц в канале устройства МГД
очистки .................................................................................................................................................. 81
3.2 Анализ процесса МГД очистки расплава алюминия с учетом механизма коагуляции
частиц………………………………………………………………………………………………...100
3.3 Математическое моделирование экспериментального комплекса МГД очистки на базе
индукционной единицы ..................................................................................................................... 110
3.4 Выводы по главе ........................................................................................................................... 117
4 ВЕРИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА МГД ОЧИСТКИ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ ........................ 119
4.1 Верификация математический модели МГД процессов на лабораторной установке
индукционной единицы ..................................................................................................................... 119
4.2 Верификация математический модели процессов МГД сепарации на основе известных
экспериментальных данных .............................................................................................................. 122
4.3 Исследование процесса МГД очистки на экспериментальном комплексе ............................ 125
4.3.1 Описание экспериментального комплекса МГД очистки алюминиевого расплава ........... 125
4.3.2 Исследование процесса МГД очистки расплава алюминия в режиме выдержки .............. 129
4.3.3 Исследование процесса МГД очистки расплава алюминия в режиме литья ...................... 131
4.4 Рекомендации по разработке и проектированию комплексов МГД очистки на базе
индукционной единицы ..................................................................................................................... 139
4.5 Выводы по главе ........................................................................................................................... 141
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................................. 143
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ..................................................... 145
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................................................. 146
Приложение А .................................................................................................................................... 157
Приложение Б ..................................................................................................................................... 158
Приложение В ..................................................................................................................................... 159
