1 引言 电磁搅拌是铝液熔铸工艺中所采用的新技(2)
2013-05-02 02:02
导读：5.3 瞬态电磁力分布规律 电磁搅拌过程中，交变磁场在铝液内产生涡旋电流，此电流与磁场相互作用产生电磁力，推动铝液朝一定方向运动，达到搅拌的目
5.3 瞬态电磁力分布规律
电磁搅拌过程中，交变磁场在铝液内产生涡旋电流，此电流与磁场相互作用产生电磁力，推动铝液朝一定方向运动，达到搅拌的目的。给出了t1 时刻铝液内部三个截面的瞬态体积电磁力分布。
给出了铝液底面的电磁力分布，宏观上电磁力由左指向右，并且沿中心轴X方向对称，电磁力由边缘向中部逐渐增大。X 方向体积电磁力最大值为1356.8N/m3，最小值为-1.5N/m3；Y 方向体积电磁力最大值为184.1N/m3，最小值为-230.2N/m3。给出了铝液中心横向截面的电磁力分布，可看出电磁力矢量由左指向右，沿X 方向中间电磁力比两端大，沿Z 方向减小，表明电磁力随铝液高度增加而衰减。X 方向电磁力最大值为2308.2N/m3，最小值为-26.3N/m3；Z 方向电磁力最大值为2610.9N/m3，最小值为-721.9N/m3。
给出了铝液中心纵向截面的电磁力分布，电磁力矢量由底面指向上表面。沿Y方向两端电磁力较中间小，沿Z 方向电磁力有衰减。Y 方向电磁力最大值为311.8N/m3，最小值为-321.1N/m3；Z 方向电磁力最大值为2192.6N/m3，最小值为-61.5N/m3。
综上所述，铝液内部X、Z 方向电磁力分量远大于Y 方向分量，可见X、Z 方向电磁力在电磁搅拌过程中起主要作用。电磁力X 方向分量基本都为正值，是使铝液朝某一方向运动的重要保证，而电磁力Z 方向分量促使铝液上下层间流动。从水平面来看，电磁力主要由左指向右，铝液中间区域电磁力比周围大，中间区域是电磁搅拌的核心区域；从垂直截面看，电磁力由铝液底面指向上表面，沿铝液高度方向电磁力出现衰减。
6 仿真结果与实测
值的比较为了验证仿真结果的可靠性，使用三维高斯计测试了电磁搅拌器工作时空炉状态下炉内20 点磁感应强度。熔炼炉磁场系交变磁场，磁场呈周期性变化，以下测试数据均为磁感强度瞬态最大值。测点所在平面距铝液底面约19cm，具体位置如所示。
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可以看出，磁感强度测试值大的点，仿真值也大，磁感强度测试值小的点，仿真值也较小其变化趋势表现出高度的一致性；各点仿真值均大于测试值，其原因主要是未考虑炉体及周围金属体对磁场的屏蔽作用及电磁搅拌器周围的漏磁；在应用于后续流场模拟时可以对其作适当修正。总体来看，仿真值结果是合理的。
7 结论
通过对 50t 铝熔炼炉内电磁搅拌器周围空间交变磁场的仿真计算，可以得到如下结论：
1 电磁搅拌器在其周围空间产生周期性变化的交变磁场，合磁场大小变化周期等于加载的低频交流电周期一半，即1.25s。
2 从水平面内看磁场由左指向右，磁场强度由边缘往中心逐渐增大；从垂直截面看，磁场由铝液底面指向上表面，远离铝液底面磁感强度有不同程度的衰减。
3 铝液内部X、Z 方向分量电磁力远大于Y 方向分量，可见X、Z 方向电磁力在电磁搅拌过程中起主要作用。从水平面内看电磁力由左指向右，铝液中间区域电磁力比周围大，中间区域是电磁搅拌的核心区域；从垂直截面看，电磁力由铝液底面指向上表面，沿铝液高度方向电磁力出现衰减。
4 磁场测试结果与仿真结果基本吻合，适当修正后可用于后续流场的模拟。
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参考文献
[1] 赵和恩,赵敏杰.国产60t 铝熔炉感应式电磁搅拌器的应用[J].轻金属.2006 (7):37-41
[2] Fujisaki K, Ueyama T, Ohki T et al. IEEE Trans Magn[J], 1998, 34: 2120
[3] Fujisaki K, Sathon S, Yamada T. IEEE Trans Magn[J], 2000, 36: 1300
[4] Fujisaki K. IEEE Trans Ind Appl[J], 2003, 39: 3541
