低电压大容量铝电解槽三维瞬态电-磁-流场强耦合建模及磁流体稳定性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51274241
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    82.0万
  • 负责人：
    李劼
  • 依托单位：
    中南大学
  • 学科分类：
    E0412.有色金属冶金
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

A strong-coupling mathematical model of three-dimensional transient electro-magnetic-flow fields and a corresponding analysis method of MHD stability will be built up according to the MHD theory and the feature of aluminum electrolytic system.The synchronous transient computation of electro-magnetic-flow fields will be achieved based on ANSYS software platform, and the characteristic parameters of the wave of metal-bath interface will be obtained through Spectrum analysis.The MHD behavior of the typical low-voltage large-capacity cells is calculated and analyzed, and MHD stability of the cells with various structures are also proved in theory.Finally, and aming at optimizing MHD stability,some criterion for the design of cell structure and corresponding technical condition will be put forward, based on a systematical analysis of the effect of cell structure and technical condition on electric magnetic and flow fields.This project can provide the reliable analysis means and theory foundation for the development of a low-voltage large-capacity aluminum reduction cell and its operation technology.
本项目针对已有铝电解槽磁流体行为研究所用理论模型存在缺陷且适用范围存在局限性的现状，开展铝电解槽三维瞬态电-磁-流场强耦合建模及磁流体稳定性分析与优化研究。项目根据磁流体动力学原理和铝电解体系自身特点，建立三维瞬态电-磁-流场强耦合数学模型及基于该模型的磁流体稳定性分析方法，基于ANSYS平台实现三场的同步瞬态计算，通过频谱分析获得铝液-电解质界面波动特征参数；对典型低电压大容量槽的磁流体行为进行计算和分析，理论论证各种结构槽的磁流体稳定性；在系统分析槽结构及工艺参数调整对电场、磁场和流场的影响的基础上，以优化磁流体稳定性为核心，提出槽结构及对应工艺技术条件设计的若干准则。本项目研究工作可为低电压大容量铝电解槽及其运转技术的开发提供可靠的分析研究手段和基础理论依据。

结项摘要

本项目针对已有铝电解槽磁流体行为研究所用理论模型存在缺陷且适用范围存在局限性的现状，开展铝电解槽三维瞬态电-磁-流场强耦合建模及磁流体稳定性分析与优化研究。.项目严格按照项目计划书的设计，开展了以下内容的研究：三维瞬态电-磁-流场强耦合数学模型及基于该模型的磁流体稳定性分析方法的研究；对典型低电压大容量槽的磁流体行为进行计算和分析，理论分析各种结构槽的磁流体稳定性；在系统分析槽结构及工艺参数调整对电场、磁场和流场的影响的基础上，以优化磁流体稳定性为核心，提出槽结构及对应工艺技术条件设计的若干准则。.经过四年的工作，已完成全部研究内容，得到以下主要结果：.（1）建立了完整的三维瞬态电-磁-流场强耦合模型，并解决了求解的收敛性和稳定性，提出了铝电解槽新型结构的磁流体行为研究的方法，算例分析表明，瞬态三相流强耦合能够揭示铝电解流场中更多潜在规律，可以挖掘出阳极气泡相对电解质流场的显著作用；.（2）通过对异形阴极方案、新型导电结构阴极方案与高导电阴极钢棒方案三类不同阴极结构的新型铝电解槽的磁流体稳定性分析及波动行为研究，结果表明，相较于采用普通阴极，三种方案均使该槽的铝液、电解质流速在不同程度上下降，此外，三种方案均使该槽的铝液-电解质界面扰动有所减小，异形阴极方案使该槽电流效率略有下降，另两种方案未使电流效率发生明显变化；.（3）综合应用阳极电流分布检测与流场测试，结果表明，所建立的方法与实际测试结果更为吻合，验证了项目提出方法的有效性；.（4）系统分析了不同工况下的电磁流场，提出了一套改进型磁流体稳定性评价准则，即整槽熔体划分为多个功能区域，应用电磁流强耦合模型获得各区域金属-电解质界面的三维瞬态演变，基于界面变形量、变形区域分布等信息评价电解槽的稳定性。.项目研究所获得模型可为特大型或新型结构铝电解槽及其配套运行技术的开发，提供可靠的分析研究手段和基础理论依据，具有重要的理论和实际意义。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
铝电解槽异形阴极钢棒的对比仿真研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    轻金属
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张红亮;杨帅;徐宇杰;宗传鑫
  • 通讯作者：
    宗传鑫
铝电解槽电？热场强耦合建模计算方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国有色金属学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    尹诚刚;杨帅;张红亮;吕晓军
  • 通讯作者：
    吕晓军
Comparison of structure and physical fields in 400 kA aluminum reduction cells
400 kA 铝电解槽结构和物理场比较
  • DOI：
    10.1007/s11771-014-2403-8
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Central South University
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    ZHANG Hong-liang;XU Yu-jie;YANG Shuai;LIU Ye-xiang
  • 通讯作者：
    LIU Ye-xiang
Numerical Simulation of Alumina-Mixing Process with a Multicomponent Flow Model Coupled with Electromagnetic Forces in Aluminum Reduction Cells
铝电解槽中采用与电磁力耦合的多组分流动模型对氧化铝混合过程进行数值模拟
  • DOI：
    10.1007/s11837-014-1020-1
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    JOM
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    YANG SHUAI;ZHANG HEHUI;LI JIE;XU YUJIE
  • 通讯作者：
    XU YUJIE
铝电解槽槽体与环境界面换热系数的计算
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    中国有色金属学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张红亮;邹忠;赖延清;李劼
  • 通讯作者：
    李劼

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    --
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  • 通讯作者：
    李劼
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
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    --
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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