1、鋁產量在國民經濟中一直占據著重要地位。工業(yè)上通常是通過電解氧化鋁而得到金屬鋁，這一電解過程將消耗巨大的能量。隨著社會和科技的不斷發(fā)展，降低鋁電解能耗、提高鋁產量等問題越來越受到重視，許多相關研究逐步得以開展。 本課題研究的主要任務就是開發(fā)針對鋁電解槽的專用分析平臺，對鋁電解槽三維熱－電耦合場進行模擬計算，對計算結果進行研究分析，歸納、總結有關參數(shù)的變化、影響規(guī)律，從而為電解槽的優(yōu)化設計和優(yōu)化運行提供依據。 長期的生產經驗

2、與研究表明：鋁電解槽的電熱分布狀況對電流效率、噸鋁能耗和槽壽命等都有很大影響。因此對電熱分布狀況的深入研究無疑有著十分重要的意義。實際生產中對電解槽的電熱分布狀況進行經常性的直接測量非常困難。因此，必須探求一種間接方法來研究電熱分布狀況。國內在八十年代開始鋁電解槽電熱分布數(shù)值計算方面的研究工作，取得了一定的成果和經濟效益。隨著鋁工業(yè)的飛速發(fā)展，原有的二維數(shù)值計算方法暴露出越來越多的不足。針對這種情況，本文開展了鋁電解槽的電熱分布三維模型

3、的研究。 首先，對鋁電解槽結構、正常生產工況以及國內外開發(fā)的模型進行了研究，明確了本課題所針對的靜態(tài)三維物理模型對象及其相應的數(shù)學模型，同時根據傳熱學和電學知識，結合鋁電解槽的實際情況，給出了模型的電、熱邊界條件；其次，對所研究的三維靜態(tài)物理模型的能量收支情況進行了深入分析，給出了相應的能量平衡核算方法；在此基礎上，進行了一系列模擬計算和分析比較，從各模型的散熱計算和材料物性的模擬兩方面比較了所研究的三維模型的優(yōu)越性，并結合所開