基于ANSYS的铝电解槽电场分布计算与电极结构优化研究的开题报告.pdf

基于ANSYS的铝电解槽电场分布计算与电极结构优

化研究的开题报告

I.研究背景和意义

随着我国工业的不断发展，铝及其合金已成为重要的结构材料和电

池工业的原材料。铝的电解工艺已经成为铝生产的主要方法，但是铝电

解槽的电场分布不均和电解效率低下是影响铝生产的关键问题。因此，

对铝电解槽的电场分布进行研究和优化，对于提高铝生产的效率和品质

具有非常重要的意义。

ANSYS是一种通用的有限元分析软件，可以对各种工程问题进行计

算分析。因此，本研究将基于ANSYS软件，对铝电解槽的电场分布进行

计算模拟，并通过电极结构的优化来提高电解效率和均匀度。

II.研究方法和内容

1.建立铝电解槽的三维模型

根据实际电解槽的尺寸和结构，利用ANSYS的建模功能，建立铝电

解槽的三维模型，包括阳极、阴极和电解液等组成部分。

2.模拟电场分布

应用ANSYS的电场分析模块，对铝电解槽的电场分布进行计算模拟，

分析电场分布的不均匀性和影响因素。

3.优化电极结构

根据电场分布的分析结果，提出改善电解效率和均匀度的电极结构

优化方案，并对优化方案进行数值模拟分析，评估其效果和优点。

4.验证分析结果

利用实验室自制的小尺寸铝电解槽，对优化后的电极结构进行实验

验证，验证分析结果的准确性和有效性。

III.研究预期成果

1.建立铝电解槽的三维模型，模拟分析电场分布的不均匀性和影响

因素。

2.提出改善电解效率和均匀度的电极结构优化方案，进行数值模拟

分析，评估其效果和优点。

3.利用实验室自制的小尺寸铝电解槽，对优化后的电极结构进行实

验验证，验证分析结果的准确性和有效性。

4.为铝生产工艺的优化提供科学依据和指导。

IV.研究进度安排

1.研究准备阶段：阅读相关文献，了解研究背景和意义。（1个月）

2.建立铝电解槽的三维模型，并进行电场分布的计算模拟。（3个

月）

3.提出电极结构优化方案，进行数值模拟分析。（3个月）

4.制作实验室小尺寸铝电解槽，验证电极结构优化方案的有效性和

准确性。（3个月）

5.总结研究成果，撰写论文。（2个月）

V.参考文献

1.马家贵,王广维,陈仕学.铝电解槽电场分布对铝的影响[J].中国

有色金属学报,2001,11(4):640-644.

2.GaoG,ChenX,SuH,etal.Optimizationofcurrentdistribution

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JournalofProcessControl,2011,21(9):1335-1346.

3.YoshizukaK,FukudaM,NakanoJI.Anumericalmethodfor

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Electrochemistry,2003,33(6):601-606.