"Математическое моделирование физических процессов в МГД-устройствах металлургического назначения" (РФФИ-239)

Одними из мощнейших потребителей электрической энергии являются промышленные металлургические печи. Производительность, а следовательно и энергетическая эффективность такого оборудования определяется длительностью выполнения на них технологических операций. Наиболее эффективным решением, направленным на ускорение операций приготовления, транспортировки и литья жидкого металла является применение МГД-устройств. В основе функционирование таких устройств лежат взаимосвязанные электромагнитные, термо- и гидродинамические процессы. Качественное проектирование МГД-устройств основано на поиске оптимальных геометрических и энергетических параметров системы обеспечивающих протекание этих процессов в соответствии с технологическими требованиями. На сегодняшний день существуют такие программные комплексы численного моделирования, как ANSYS, Fluent, CFX, Comsol, Maxwell, OpenFOAM позволяющие раздельно моделировать различные физические процессы, в том числе электромагнитные и термогидродинамические. Однако, построение с их помощью моделей направленных на решение МГД-задач является не очевидным и вызывает трудности при проектировании. В первую очередь эти трудности связанны с тем, что ни один из существующих программных продуктов не ориентирован на специфику МГД-задачи и не позволяет связать и учесть взаимное влияние указанных выше процессов в рамках стандартных возможностей. Одновременно с этим, отсутствуют теоретические основы проектирования МГД-устройств, что зачастую является причиной копирования ранних разработок при проектировании новых установок без учета особенностей технологического процесса и соответствующих оптимальных параметров этих устройств. Создание теоретических основ проектирования МГД-устройств металлургического назначения основано на рациональном использовании совместно численных и аналитических математических моделей, позволяющих проводить анализ электромагнитных, термо- и гидродинамических процессов и устанавливать связь параметров и режимов работы этих устройств с технологическими требованиями получения конкретной марки сплавов.В качестве экспериментальной проверки планируется использовать результаты испытаний на алюминиевых заводах Красноярского края и результаты, полученные на создаваемых физических моделях.