Моделювання особливостей розподілу та характеристик гідродинамічного поля при кондукційній електрострумовій обробці розплавів з використанням паралельних електродів

Abstract

Мета роботи – шляхом математичного моделювання у тривимірній постановці дослідити особливості розподілу гідродинамічного поля та його характеристик при кондукційній електрострумовій обробці розплаву з використанням паралельних електродів. Методика – дослідження проведено із застосуванням математичного моделювання системи рівнянь Максвела у квазістаціонарній постановці для гармонійних струмів та Навьє-Стокса для стаціонарного режиму з відповідними початковими та граничними умовами. Розрахунки виконано за умови безіндукційного наближення із застосуванням методу скінченних елементів. Результати – за допомогою математичного моделювання із використанням запропонованих авторами критеріїв проведено дослідження особливостей розподілу об’ємної електромагнітної сили, гідродинамічного поля та їх характеристик в металевому розплаві при його електрострумовій обробці для комплексу електродних систем. Даний підхід дозволив виявити локальні області, які характеризуються підвищеною дисипацією енергії, що призводить до більш інтенсивного руйнування міжфазних границь і складових евтектики та впливає на показники структури та службові властивості литого матеріалу. За допомогою запропонованих авторами критеріїв, встановлено, що під дією електромагнітних сил у розплаві сплаву на основі алюмінію, навіть у ламінарних режимах руху рідини, в структурах течій виникають локальні рециркуляційні зони. Проведений аналіз дав змогу визначити потенційні можливості електродних систем в якості джерела формування просторової силової дії та електродинамічних збурень. Наукова новизна – подальшого наукового розвитку набув методичний підхід до кількісної оцінки енергетичних впливів на рідкометалеві системи стосовно процесів кондукційної електрострумової обробки розплаву. Практична значимість – запропоновано засади кількісної оцінки енергетичних впливів на рідкометалеву систему при кондукційній електрострумній обробці. Їх використання дозволяє розширити технологічні можливості методу та здійснювати прогнозування якості кінцевого продукту.