Электровихревые и магнитовихревые течения в плоских каналах технологических устройств тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукописи

ХРИПЧЕНКО Станислав Юрьевич

ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ И МАГНИТОВИХРЕВЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ПЛОСКИХ КАНАЛАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

01.02.05 - механика жидкостей газа и плазмы

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Пермь - 2007

003065722

Рабсиа выполнена в лаборатории физической гидродинамики Института механики сптошных сред УрО РАН

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор В Г Свиридов

доктор технических наук, профессор А И Цаплин

доктор физико-математических наук, профессор ЮЛ Райхер

Ведущее предприятие - Институт Проблем Машиноведения Российской

Академии наук

Защита диссертации состоится 18 октября 2007года в 14 часов на заседании ученого совета Д 004 012 01 при Институте механики сплошных сред УрО РАН по адресу 614013 Пермь ул Ак Королева, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМСС

Автореферат разослан ^ • &&• &

Ученый секретарь диссертационного совета

Березин И К

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аннотация. В работе исследуются МГД-процессы в плоских каналах с жидким металлом, обусловленные протеканием сильного электрического тока или воздействием на металл переменного магнитного поля нормального плоскости канала

Для описания турбулентных течений в плоских слоях проводящей жидкости под действием электромагнитных сил создана математическая модель, основанная на приближенных двумерных уравнениях движения жидкости полученных путем редукции трехмерных уравнений гидродинамики в приближении тонкого слоя в предположении, что трение в основном определяется трением в ламинарном подслое у стенок Адекватность математической модели подтверждается близостью результатов численных и лабораторных экспериментов

Для описания электромагнитных сил, обусловленных взаимодействием электрического тока протекающего в слое, со своим магнитным полем или взаимодействием переменного магнитного поля, нормально направленного плоскости слоя, с индуцированным этим полем электрическим током, создана математическая модель, основанная на приближенных двумерных уравнениях Уравнения получены путем редукции трехмерных уравнений электродинамики в низкочастотном приближении с использованием закона полного тока и введения функции, рассеяния магнитного поля, которая находится из решения отдельной задачи, конкретно, для каждого случая

Исследуются механизмы генерации ЭВТ в плоских слоях проводящей жидкостей, применительно для МГД-каналов технологических устройств и ванн мощных алюминиевых электролизеров

Предложена упрощенная математическая модель гидродинамических процессов в расплаве ванны алюминиевого электролизера, основанная на приближенных двумерных уравнениях движения в двух плоских слоях жидкости, расположенных один над другим

Теоретически и на лабораторных моделях исследованы гидродинамические процессы в расплаве в ваннах мощных алюминиевых электролизеров

Описаны механизмы нестабильности границы раздела металл - электролит в этих ваннах, и даны рекомендации по улучшению работы электролизеров Описываются, разработанные при участии автора, новые кондукционные МГД-устройства (насосы и перемешиватели), названные автором электровихревыми

Проводится теоретическое и экспериментальное исследование, созданных для производства МГД-насосов и МГД-перемешивателя Приводятся результаты производственных испытаний

Актуальность. Металлургическое производство оперирует с жидким металлом В разнообразных технологических процессах его плавят, перемешивают, разливают, транспортируют, очищают от примеси В настоящее время на производстве в основном пользуются традиционными методами это различного рода механические устройства и разливочные ковши При всей простоте используемых методов они имеют недостатки, главным из которых является большая доля ручного труда, наличие открытых поверхностей жидкого металла, что ведет к его загрязнению продуктами окисления, а также к загазованности атмосферы цеха,

воздействию высоких температур на литейщиков и ухудшению условий труда В связи с этим, весьма привлекательна идея бесконтактного метода воздействия на жидкий металл с помощью электромагнитных полей с целью управления его потоками (транспортировка, перемешивание и пр), что позволит создать для металлургической промышленности новое оборудование и технологии

В металлургии существуют технологические процессы и установки, в которых определяющую роль играет электрический ток большой силы, протекающий через объем жидкого металла Электромагнитные силы, обусловленные взаимодействием электрического тока со своим магнитным полем и полем токоведущих элементов, генерируют в жидком металле электровихревые течения, которые существенно влияют на работу таких устройств

Важным фактором в этих процессах является величина объемных электромагнитных сил, действующих на жидкий металл в канале Для увеличения этих сил усиливают магнитное поле, применяя ферромагнитные сердечники, при этом для снижения габаритов магнитной системы уменьшают зазор между полюсами сердечников По этой причине во многих МГД устройствах каналы плоские В некоторых же случаях, таких, как некоторые схемы непрерывного литья стали или электролизное получение алюминия, плоский слой изначально является особенностью технологического процесса Таким образом, неотъемлемой частью многих технологических МГД - процессов и устройств являются плоские слои и каналы с жидким металлом

Простыми, надежными и недорогими являются устройства, принцип действия которых основан на взаимодействии электрического тока со своим магнитным полем и устройства, использующие принцип взаимодействия переменного магнитного поля с индуцируемым им током

Таким образом, исследования магнитогидродинамических явлений в плоских слоях и каналах с жидким металлом в технологических устройствах с целью понимания физических механизмов процесса помогут улучшить существующие технологические процессы, а так же создать новые конструкции МГД устройств управляющих потоками жидкого металла, что является актуальной задачей

Целью работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование магнитогидродинамических процессов в плоских слоях и каналах с жидким металлом в различных технологических устройствах Описание электромагнитных сил в жидком металле, обусловленных протеканием по нему сильного электрического тока или действием на металл переменного магнитного поля нормального к слою Использование найденных закономерностей для создания новых конструкций МГД-устройств в металлургической промышленности Научная новизна работы

1 Разработана простая полуэмпирическая модель для описания турбулентного течения жидкого металла в плоских каналах технологических МГД-устройств под действием электромагнитных сил

2 Разработана математическая модель для расчета электромагнитных сил в плоском МГД-канале с ферромагнитными сердечниками, генерируемых пропускаемым по каналу (с жидким металлом) электрическим током или переменным магнитным полем

3 Показаны условия возникновения и особенности электровихревых течений в плоском слое проводящей жидкости

4 Определены границы безындукционного приближения для электровихревых течений в плоском канале, помещенном в зазор между полюсами ферромагнитных сердечников

5 Рассмотрены механизмы возникновения насосного эффекта в плоских МГД-каналах под действием электромагнитных сил, обусловленных протеканием по каналу постоянного или переменного электрического тока

6 Рассмотрен электровихревой механизм генерации циркуляционных течений в плоском слое расплава алюминия и электролита в ванне мощного алюминиевого электролизера Показана зависимость интенсивности циркуляции от геометрии ванны и анодного массива Проведены эксперименты на физической модели электролизера

7 Описаны «токовый» и «вихревой» механизмы нестабильности границы раздела (жидкий алюминий-электролит) в ванне электролизера

8 Предложены новые ванны и схемы ошиновки электролизера. Новизна конструктивных решений подтверждена авторским свидетельством СССР

9 Предложена простая полуэмпирическая модель для описания течений расплава в ванне мощного алюминиевого электролизера

10 Разработаны конструкции принципиально новых МГД-насосов и перемешива-телей, предназначенных для использования в металлургическом производстве Созданы простые в эксплуатации и изготовлении погружные насосы и насосы наружного расположения для перекачивания жидкого магния Новизна конструктивных решений подтверждена авторскими свидетельствами и патентами (11 патентов и авторских свидетельств)

Практическая значимость работы:

1 Разработана простая математическая модель, описывающая реальные электровихревые течения жидкого металла в плоских каналах, а так же течения, обусловленные воздействием переменного магнитного поля нормального слою металла Модель позволяет производить расчеты рабочих характеристик плоских каналов при проектировании различного рода МГД-устройств новых конструкций

2 Разработана простая математическая модель, позволяющая проводить расчеты гидродинамических процессов в ванне мощных электролизеров для производства алюминия, с целью совершенствования их конструкции При помощи физических и численных экспериментов исследованы гидродинамические явления в ванне электролизера Даны практические рекомендации по совершенствованию процесса электролиза Предложена новая конструкция электролизера (имеется авторское свидетельство СССР) Экономический эффект от разработок составил в ценах 1988 года 131 400 рублей

3 Предложен новый тип безобмоточных МГД-насосов (электровихревые насосы) Предложены, разработаны, изготовлены и прошли испытания в литейном цеху ОАО АВИСМА и Соликамского магниевого завода новые конструкции электровихревых насосов для жидкого магния На конструкции насосов имеются Российские патенты

4 Предложена новая конструкция индукционного МГД-насоса (имеется патент РФ)

5 Предложены новые конструкции электровихревых и магнитовихревых пере-мешивателей жидких металлов для технологий металлургического производства На конструкции перемешивателей есть Авторские свидетельства СССР Экономический эффект от разработок составил в ценах 1984 года 100 ООО рублей

6 Разработанный и изготовленный под руководством автора индукционный насос бегущего поля используется в Отделе магнитной гидродинамики Исследовательского центра в Россендорфе (Германия)

7 Разработанные и изготовленные под руководством автора МГД-перемешиватели для цилиндрических объемов жидкого металла (имеется Российский патент) используются в Отделе магнитной гидродинамики Исследовательского центра г Россендорф (Германия), в фирме Сидаут г Валодолит (Испания), во Всероссийском алюминево магниевом институте, на Каменск-Уральском металлургическом заводе [Приложение 12,13]

Защищаемые положения

1 Полуэмпирическая математическая модель для описания турбулентного течения жидкого металла в плоских каналах технологических МГД-устройств под действием электромагнитных сил

2 Математическая модель для расчета электромагнитных сил (в плоском МГД-канале с ферромагнитными сердечниками), генерируемых пропускаемым по каналу (с жидким металлом) электрическим током или переменным магнитным полем нормальным плоскости канала

3 Условия возникновения электровихревых течений в плоском слое проводящей жидкости

4 Условия применимости безындукционного приближения для электровихревых течений в плоском канале, помещенном в зазор между плюсами ферромагнитных сердечников

5 Электровихревой механизм генерации циркуляционных течений в плоском слое расплава алюминия и электролита в ванне мощного алюминиевого электролизера Зависимость интенсивности циркуляции от геометрии ванны и анодного массива Результаты экспериментов на физической модели электролизера

6 «Токовый» и «вихревой» механизмы нестабильности границы раздела (жидкий алюминий-электролит) в ванне электролизера

7 Полуэмпирическая модель для описания течений расплава в ванне мощного алюминиевого электролизера

8 Конструкции принципиально новых МГД-насосов и перемешивателей предназначенных для использования в металлургическом производстве Простые в эксплуатации и изготовлении погружные насосы и насосы наружного расположения для перекачивания жидкого магния

Диссертация состоит из 7 разделов, заключения, приложения и списка цитируемой литературы (260 наименования) В разделы входят введение и шесть глав Диссертация изложена на 372 страницах и содержит 320 рисунков и 13 таблиц СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ВВЕДЕНИЕ

Дается характеристика и структура работы Дан краткий обзор основных приложений магнитной гидродинамики в области металлургического производства Обоснована актуальность исследований гидродинамических процессов в плоских слоях и каналах с расплавленным металлом, находящихся под воздействием электромагнитных сил, с целью создания новых МГД-устройств и процессов для металлургических технологий

2. ПРОВОДЯЩАЯ ЖИДКОСТЬ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ.

Глава посвящена МГД - процессам в плоских каналах с проводящей жидкостью под действием электромагнитных сил (для ламинарных течений) 2.1. Выводятся приближенные двумерные уравнения для описания не турбулентного течения жидкого металла в плоских каналах, помещенных в узкую щель между ферромагнитными массивами Рис 1 под действием электромагнитных сил и приближенные двумерные уравнения для описания магнитного поля в этом случае

ъ

А

т «СадО

/////////////////////// Рис 1

В качестве единиц длины, скорости, давления, магнитного поля и плотности тока, соответственно, выбраны d, v/d, pv2/d2, juQI/d, i/d2, где v, p, I, ¿uQ, соответственно, кинематическая вязкость, плотность, сила тока, магнитная проницаемость вакуума

8VX dqVx2 dqVV ф DdB(l+s) . ,, ,

8Vy | ддУхУу | ддУ2 _ 8p v s BdB{l+s) 4a2sha

dt 8x 8y ду y 8y a cha-sha'

83 . T,dB . rr dB

дх ду

Также приводятся несколько примеров точных решений полученной системы уравнений

2.2. Получены условия безындукционного приближения для МГД-процессов в плоском слое с жидким металлом, находящемся в щели между ферромагнитными массивами (Рис 1), а также условия безындукционного приближения для электровихревых течений в этом случае Показано, что эти условия отличаются от общепринятых

V _ 51й . 8

Re «Í, т а

здесь 1 +е , S -

Bt a vid a/20v aid ' " а безразмерная и размерная соответственно величина щели между ферромагнитными массивами, а - размер проводящего слоя в плане

2.3. Сформулированы условия генерации электровихревых течений в плоском слое жидкого металла При протекании по слою электрического тока, на жидкий металл в слое, будут действовать электромагнитные силы, обусловленные взаимодействием электрического тока со своим магнитным полем В случае, если слой помещен в щель между ферромагнитными массивами, для возникновения ЭВТ необходимо, чтобы зазор между ферромагнитными массивами изменялся в направлении линий электрического тока или в этом направлении изменялась толщина слоя проводящей жидкости Этим объясняется тот факт, что при протекании электрического тока по плоскому каналу с ферромагнитными сердечниками, ЭВТ всегда генерируется в области границ их полюсов (Рис 2)

т> с

PV

Л

елг

Рис 2

ЭВТ в плоском слое может возникнуть, когда электрический ток подводится (электродами 2) перпендикулярно плоскости слоя (Рис 3) Условием существования ЭВТ в этом случае является неоднородное распределение плотности тока в «токовом пятне» или несовпадение «токового пятна» с границами слоя в плане При этом топология ЭВТ зависит от конфигурации «токового пятна»

Рис 3

2.4. Рассматриваются течения в тонком слое проводящей жидкости со свободной поверхностью, обусловленные протеканием по слою сильного электрического тока (Рис 4) Получены приближенные двумерные уравнения, описывающие МГД-явления в тонком слое проводящей жидкости с электрическим током и со свободной поверхностью

Планарные компоненты скорости в слое, представляются виде V, = Ух{х,у)р{а,2,К), уу = Уу(х,у)/н{а,г,И), где к

\/к (г, а, К)йг = 1 /А {а, г, К) - профильная функция, найденная из решения линеа-

о

ризованной задачи о течении проводящей жидкости в плоскопараллельном слое со свободной поверхностью через однородное поперечное магнитное поле

Интегрируя систему трехмерных уравнений Навье-Стокса и уравнение неразрывности поперек слоя с учетом приближения тонкого слоя, получим

81 дх ду х <1г <1х н' ^

дКд{УхУуд)+ д(УуУуд) + у н

дг дх ду 'с?? аууу у

дг х дх у ду дх ду

При этом на границах слоя должны выполняться условия

Ух,Уу = О при х = ±а или у = ±Ь При х = ±а

при у = ±Ь Здесь /? = £, г = ± , г = /»(* = А)

н

д - слабо меняющаяся функция, близкая к 1, к(а, И) =

о

Для малых возмущений поверхности ¿"получено уравнение, описывающее их поведение с течением времени Рассмотрена устойчивость плоского слоя со свободной поверхностью под действием изначально потенциальных электромагнитных сил

Для возмущений д(х,у,1) = ех'Апсо^кхх) в виде

плоской волны с волновым числом равным единице, были получены нейтральные

кривые (Рис 5) для случаев с разным положением ферромагнитных сердечников, охватывающих плоский слой (1а и 16 случаи с внешним магнитным полем 0,015 и 0,2 Тл , 2 и 3 соответственно без внешнего магнитного поля, но при наличии

Рис 5

2.5. Рассматриваются механизмы возникновения насосного эффекта в плоском МГД-канале при протекании по нему электрического тока С использованием теоретических и экспериментальных иллюстраций рассматриваются механизмы создания насосного эффекта потенциальными электромагнитными силами при протекании в плоском канале с жидким металлом постоянного и переменного электрического тока, а также показана возможность генерации насосного эффекта в канале при помощи электровихревых течений

3. ПРИБЛИЖЕННЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ МГД ТЕЧЕНИЙ В ПЛОСКИХ КАНАЛАХ РЕАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ.

В этой главе строится математическая модель для описания реальных течений жидкого металла в плоских каналах МГД-устройств под действием электромагнитных сил

3.1. Строится математическая модель для описания турбулентного течения жидкого металла в плоском канале под действием электромагнитных сил в предположении, что трение в канале в основном определяется трением в вязком подслое у стенок канала, а профиль скорости течения вследствие турбулентности движения уплощен Из экспериментов определяются соответствующие эмпирические коэффициенты кх, к2

дУх 1дгу__0 дх ду

3.2. Строится математическая модель для описания электромагнитных сил, генерируемых в жидком металле при электровихревых и магнитовихревых течениях в плоских каналах Основой модели являются приближенные уравнения для одной (поперечной) компоненты магнитного поля, полученные путем редукции трехмерных уравнений электродинамики с использованием закона полного тока и введения функции рассеяния для магнитного поля в канале между полюсами ферромагнитных сердечников реальных технологических МГД устройств Показана методика определения этой функции рассеяния

Растекание электрического тока в плоском МГД-канале (в предположении малости скоростей движения жидкости) описывается приближенным уравнением для функции тока -1(соа<р(х, у) 8)у/} =0 Магнитное поле при этом определяется через закон полного тока ]р(х,у)с!/8 = В2 В случае, когда электромагнитные силы в канале определяются переменным магнитным полем нормальным плоскости канала и создаваемым полюсами ферромагнитного сердечника, магнитное поле и электрический ток описываются приближенными уравнениями для функции тока и для магнитного поля, А у/'= -1аа>В', В' = В'0+В'т(1, ВтЛ = /л0у/<р{х,у)с1018 При этом магнитное поле и электрический ток находится при помощи итерационной процедуры

3.3. Рассматриваются электровихревые течения в плоских каналах различной конфигурации

Прямой канал с П-образным сердечником и прямой канал с П-образным сердечником и непроводящими перегородками

Ь-образный канал (с проводящей перегородкой, с непроводящей перегородкой, без перегородки)

Плоский канал с двумя изгибами под прямым углом и П-образным сердечником

Показано, что электровихревые течения могут привести к возникновению на концах канала между входом и выходом перепад давления (насосный эффект)

4. ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ВАННАХ АЛЮМИНИЕВЫХ

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ.

В главе рассматриваются электровихревые течения в ваннах мощных алюминиевых электролизеров и механизмы их вызывающие

4.1. Проведен анализ влияния различных токоведущих элементов на генерацию электромагнитных сил вызывающих электровихревые течения различной топологии в ванне алюминиевого электролизера (Рис 6)

Рис 6

4.2 Рассматривается магнитное поле в ванне электролизера, источники его создающие и влияние поля на течение расплава

4.3. Рассматривается структура поля электрического тока в электролите и расплавленном алюминии в ванне электролизера (Рис 7)

ф,

///////////////

///Л///Л///////)///// //

Рис 7

4.4. Проводится анализ электровихревых течений при различных способах ошиновки электролизера и геометрических соотношениях сторон анодного массива (А,В) и ванны (Ь,С), а так же соотношения площади сечения анода 8ЭЛ к площади сечения ванны 8 (Рис 8)

^сопэ!

¿В Не

а/з.

Рис 8

4.5. Описываются и приводятся результаты лабораторных экспериментов, моделирующих электровихревые течения в ванне электролизера Исследуется влияние конфигурации ванны на интенсивность ЭВТ и на порог нестабильности поверхности жидкого металла в ванне

4.6. Построена упрощенная математическая модель гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера Описаны два вида возможных механизмов нестабильности границы раздела металл-электролит в ванне электролизеров Даются практические рекомендации для проектирования мощных электро-

лизеров по производству алюминия Для простейшего случая, когда слой электролита много тоньше слоя металла, а вязкость много больше вязкости жидкого алюминия Течение расплава в ванне электролизера можно приближенно описать через приближенные двумерные уравнения для течения в слое алюминия Эти уравнения получены из трехмерных уравнений Навье-Стокса с использованием приближения тонкого слоя, путем осреднения этих уравнений поперек слоя алюминия

<?г дх] дг ах,

где * = = *У = у^в(А+в)

Р = А л =4^ /, = здесь А,В ~ длина и

У2 рг АО

ширина анодного массива, р, у - плотность и кинематическая вязкость жидкости, К] - 13,8 , К2= 9,37 10"3 - это экспериментально найденные константы, отвечающие за ламинарное и турбулентное трение жидкости о дно слоя, в- функция скачка равная 1 в области проекции анода и равна 0 вне ее В численных экспериментах наблюдался рост кинетической энергии вихревого движения расплава в ванне при возрастании силы тока С дальнейшим повышением силы тока пороговым образом с заметными колебаниями начинался рост потенциальной энергии деформации границы раздела металл-электролит (Рис 9)

А

Гг /1 л АI 1 -Г\/ лЦ/М VI

I_,_

500 I [с ]

Рис 9

Таким образом, электровихревое течение расплава может привести к нестабильности границы металл-электролит в ваннах алюминиевых электролизеров Второй механизм, приводящий к появлению нестабильности границы, обусловлен локальным изменением вертикальной составляющей плотности электрического тока в месте возникновения возмущения границы раздела хорошо проводящего жидкого алюминия и плохо проводящего электролита у = й/(й — д) где А = й/г/ Поведение возмущений границы можно описать приближенным уравнением

ве 1 аГ"^^ 'з/

с граничными условиями

^ = 0) = 0, М^0) = 0, дд(х = ±1/2) дд(у = ±с/2)=0

Зх Эу

Из численных экспериментов была получена нейтральная кривая устойчивости границы раздела металл электролит для этого механизма нестабильности, названного автором «токовым механизмом» (Рис 10)

ву,! О»

2,5

0,5 1 1,5 2

Рис 10

С учетом этих двух механизмов нестабильности была получена теоретическая зависимость (сплошная линия) критического значения межполюсного расстояния Зкр (толщина электролита) от квадрата силы тока в электролизере С-160 (Рис 11) (точками обозначены данные эксперимента), а так же зависимости 8кр от вязкости электролита и от разности плотностей жидкого алюминия и электролита (Рис 12)

6 «р,см

I- 101,КАа

о1 \

5. ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ МГД НАСОСЫ И ПЕРЕ МЕ ШИВ ATE ЛИ.

В этой главе описываются конструктивные схемы различных элсктровнхревых МГД-иасосов и пере мети вате л ей, а так же приводятся результаты их лабораторных и заводских испытаний,

5.1. Описывается схема безо б моточного насоса (Рис.13) с проводящими перегородками и канале, приводятся экспериментальные и теоретически рассчитанные напорно-расходные характеристики насоса (Рис.14) (Канал имел 6 перегородок. Электрический ток в канале 200О Д.).

Рис.13

Рис. 14

5.2. Рассмотрен известный без об моточный насос конструкции Кабакова Г. П., с шестидесятых годов Применяемый на ОАО АВИСМА для розлива магния. Проведен расчет его рабочих характеристик и течения в канале, проведены эксперименты на физических моделях. Результаты численных И физических экспериментов сравниваются между собой (Рис.15)

> Ч

-2.0 к А -3.0 к А -4.0 кА

й' 10",iág |

Рис. 15

5.3. Описывается конструкция, разработанного автором для использования в литейном производстве магния, бсзобмоточпого насоса Пуш-Пул, сравниваются результаты численных и физических экспериментов (Рис. 16)(сщюшной линией обозначена теоретическая зависимость), описываются производственные испытания (по разливу магния в лптсйыыс формы), проведенные на Соликамском магниевом эачоле (Рис. 17).

Рис. 16

и ■ 'У :Yr • - Зка с л;

_ Л <1.

50 100 130 200 250 300 350 О-Ю"1',!!!3^

Рис. 17

5.4, 5.5. Рассматриваются конструктивные схемы электровихревых безобмоточных насосов «Зигзаг» (Pite. 18) (Ток 2500А.) и насоса с непроводящими перегородками в канале (Рис.19) (межполюсной зазор 20мм толщина слоя металла

I Омм. Ток 1580А.)) 11р и водится сравнение результатов численных и физических экспериментов.

- (Яр

20 41] 60 80 100

Рис.18.

эй*---

Г м™ 1 г VI

50 Ш

10 20 30 ДО йо ДО 70 £1[с->1\:с\

Рис. 19.

5.6, 5.7. Описываются конструкции, разработанных автором для использования в литейном производстве мапшя, погружных электровихревых центробежных насосов с одной (Рис.20) и двумя рабочими камерами (Рис.21).

Рис.20.

б и

Крышка Трансформатор

Защитный пенал

Ци пи ндричес кая камера

Серлбчник Трубопровод

Рис.2}.

Проведен расчет картины течения в каналах насосов и их рабочих характеристик, расчеты сравниваются с результатами испытаний на галлиевом контуре. Выявлено влияние различных конструктивных параметров каналов насосов па их работу (Рис.22). Описывается работа насосов и реальных условиях литейного цеха Соликамского магниевого завода (Рис, 23, 24) И на ОАО «АВИСМЛ» (Рис.25).

Рис.22

Рис. 23.

Рис.25.

При работе в литейном цехе МГД-насосы подавали магний на литейный конвейер, в машину непрерывного литья, а также подавали металл для литья крупногабаритных слитков. В процессе работы МГД-насосы удовлетворяли всем требованиям технологии литейного процесса, были удобны в работе и несложны в управлении, при этом качество слитков разлитых при помощи МГД-насосов было выше, чем у слитков, полученных традиционным способом.

5.8. Предложена оригинальная конструктивная схема электровихревого перемешивания жидкого ядра непрерывного слитка стали, не требующего сильных изменений в машине непрерывной разливки (Рис 26)

Вдоль слитка пропускается электрический ток Опорные ролики, выполненные из ферромагнитной стали, усиливают магнитное поле электрического тока и создают условия для генерации в ядре слитка электровихревого течения, которое и перемешивает металл Эксперименты, проведенные на физической модели с использованием галлиевого сплава, позволили получить критериальную зависимость (Re - 0,9&\[§), которую можно использовать для оценок при инженерных расчетах электровихревых перемешивающих устройств на промышленных МНЛЗ

! А Сечение А-А

i Г*

D

_в о

э

Сечение В-В

Рис 26

Теоретические расчеты скорости перемешивания дали близкие к эксперименту (проведенному на галлиевом сплаве) результаты (Рис 27)

V.M/C "•в • »

•

1,кА

О 0,2 04 0,6 0,8 1

Рис 27

Разработанная математическая модель, была использована для получения картины течения при электровихревом перемешивании на промышленной МНЛЗ Проведено моделирование непрерывного стального слитка сечением 1,74X0,24

м, вытягиваемого со скоростью 0,6 м/мии В качестве П-образиых ферромагнитных сердечников в моделируемом случае использовались опорные ферромагнитные ролики МНЛЗ замкнутые с одной стороны ферромагнитными ярмами На Рис 26 представлен случай, когда для перемешивания используется три пары роликов На основе физических и численных экспериментов была получена зависимость скорости перемешивающего течения в слябах реального размера (Рис 28) ____________

V, м/с

-

/ 1

/1 1 1

0 5 10 |,кА

Рис 28

6 МГД-УСТРОЙСТВА С ПЛОСКИМ КАНАЛОМ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ НОРМАЛЬНЫМ ПЛОСКОСТИ КАНАЛА ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ.

Глава посвящена индукционным технологическим устройствам с плоским каналом, в которых электромагнитные силы генерируются переменным магнитным полем, направленным нормально плоскости канала По некоторой аналогии механизма генерации этих сил с электровихревым механизмом, течения, возникающие под действием вихревой составляющей этих сил, в дальнейшем были названы магнитовихревыми

6.1. Описывается оригинальная конструкция индукционного перемешивателя, в котором для генерации перемешивающего течения использовалось пульсирующее магнитное поле направленное нормально плоскости канала (Рис 29)

Приводится математическая модель гидродинамических процессов при маг-нитовихревом перемешивании в плоском слое жидкого металла, сравниваются результаты численных и физических экспериментов моделирующих магнитових-

Безразмерная система уравнений для К и к для плоского слоя со свободной поверхностью выглядит следующим образом

5/ 5д: (¡1 дх, от"

' 1

дк/д! + И, ; (,у = {1;2}.

На границе области плоского слоя выполняются условия: = 0, -и) = 0, 1, ] = 0; 2}, где с, — орты, п — нормаль к соответствующей границе. В результате применения при обезразмеривании с1в для длины, для скорости и исощВХ лля электромагнитных сил, в уравнениях образуются параметры Галилея С = / V: и параметр 5 = I . В уравнениях после интегрирования появились функции /), г(х,у,1) и к(х,у,(), значения которых определяются локальными числами М и Яс,. Первые две функции мало отличаются от единицы.

ФуНКЦИЯ К=4Ш-ММИ)сНМИ)е^ + 2е^ -1 +°'°°491 ^ ™™ет диссипацию в слое вследствие треиия о дно, характер которого определяется профилем Пуазейля или профилем Гартмана (в зависимости от величины магнитного поля) при ламинарном течении и уплощенном турбулентным профилем при турбулентном течении.

В экспериментах определялась картина и скорости планарпых течений на поверхности плоского слоя проводящей жидкости в прямоугольной кювете с помощью фотографирования МВТ с известной выдержкой и определения длины пузырьковых треков (Рис.30)

Рис.30

Обнаружено, что четырехкоптурпая структура циркуляции жидкого металла неустойчива и трансформируется в трсхконтурную (Рис.31), а при дальнейшем повышении магнитного поля пороговым образом возникают колебания поверхности металла

6.2. Описывается оригинальная конструкция центробежного магяитозихревого насоса, в котором пульсирующее магнитное поле возбуждает в плоском канале и их рс вое движение, создающее за счет центробежных сил в канале насосный эффект (Рис.32),

Рис.32.

Уравнения, которыми будут описываться гидродинамические процессы в канале магшгтовихревого центробежного насоса, аналогичны уравнениям для электровихревого центробежного насоса:

Здесь V =8/Вхе:(+д/дусу, & = д2/дх2+д2/ду2, и О''-функция определяет положение источников и стоков для жидкости (индекс "7г"):

У(х,у,1)-(У„. Уу) , К , г, ~ 0 па боковых границах канала. Уравнение для давления выглядит следующим образом:

,Г ЗУг дУу

{ дх ду дх ду )

Электромагнитные силы, генерируемые переменным магнитным нолем нормальным плоскости слоя, определялись так же, как и для магнито вихрен ого перемешивания (метод описан во втором параграфе третьей главы). Результаты расчетов были близки к результатам экспериментов на физических моделях (Рис.33).

Ы> КО 10(1 1¿0 IJU 1Ь0 !Я1 У-10*. ррг'Ч

Рис,34.

6.3. Описывается расчет индукционного МГД-наеоеа (Рис.34), в котором пульсирующее магнитное поле создаст объемные электромагнитные силы в плоском канале 1 с жидким металлом. Эти силы создают насосный эффект за счет асимметрии в распределении индукционного тока, вносимой специальной медной подковообразной шиной 2, имеющей электрический контакт с боковыми стенками канала насоса.

Рис.35

Расчеты, проведенные с использованием пашей математической модели показывают. что такой индукционный насос может быть применен для перекачивания металла в металлургических технологиях (Рис.35).

6.4. Описывается индукционный пасос {Рис.36), в котором 6 С-образных (Рис.37) сердечников последовательно располагаются на плоском прямом канале (Рис.38) и создают в межполюсном промежутке пульсирующее магнитное поле. Фаза магнитного поля последующего индуктора сдвинута на 60 градусов (Рис.39) так, что в канале создастся бегущая вдоль него поперечная компонента магнитного поля, которая и создает насосный эффект.

Рис.36

Рис.37

X А X В X С

1 I II III IV V VI

ы с У А к в

Рис 38 Рис 39

При расчете электромагнитных сил, генерируемых в канале насоса бегущего поля, применялся тот же подход, что и в случае магнитовихревого и индукционного насоса Учитывалась только поперечная компонента магнитного поля в канале, которая задавалась в виде

В'„ = В^е^ + + + В? <р4е,(-°"+м + +

здесь <рх -<р(> - функция рассеяния магнитного поля под соответствующим индуктором, учитывающая уменьшение поперечной составляющей магнитного поля за счет рассеяния поля вблизи краев полюсов индуктора (Рис 6 23 ), найденная из отдельной задачи распределения магнитного потенциала между полюсами одинаковой с полюсами индуктора формы

в'0 -В" - максимальное значение магнитного поля под индуктором, / -/6 - смещение фазы магнитного поля каждого последующего индуктора Функция электрического тока и магнитное поле находятся из уравнений

я2,„ Я2„

д у/ | д у/

еш = -ююВаёт - тсаВтЛё

у/ = {5/<1ц0)Вта

С использованием математической модели процесса, были проведены численные эксперименты с насосом бегущего поля (линия), а для сравнения поставлены эксперименты (точки) на физических моделях на галлиевом контуре (Рис 40)

Как показали численные эксперименты, в канале насоса бегущего поля возбуждается эволюционирующее вихревое движение, являющееся причиной пульсации давления создаваемого насосом

ВхрегшжпгЧЭНг

СакиЬпо« ЗОНг -Ехрепшет 108Нг Ехрегиает 195Нг

СвЕТьвоп 301Н2 Ехрег1акт405Нг

Рис 40

Для стабилизации течения и устранения пульсаций давления необходимо ввести в канал продольную проводящую перегородку (Рис 41)

Рис.41

Таким образом, переменным магнитным полем направленным нормально плоскому каналу можно возбудить в нем движения жидкого металла, которые могут быть использованы для различных технологических целей: для создания перемешивания жидкого металла, а так же дня его транспортировки.

7. МГД-ПЕРЕМ ЕШ И ВАТЕ ЛЬ ДЛЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В

ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ОБЪЕМЕ.

Содержит описание конструкции МГД-перемешивателя алюминиевых сплавов (Рис.42), его расчет (Рис. 43). Картины линии тока в вертикальном полусечении объема с жидким Металлом и эксперименты с ним па жидком галлиевом сплаве (Рис,44). Распределение угловой скорости расплава вдоль радиуса кристаллизатора.! - расчет (бегущее поле отсутствует), 2 - эксперимент (бегущее поле отсутствует), 3 - эксперимент (движение поля вниз.), 4- эксперимент (движение поля вверх).

О) 1„ 1

1е .1

60 . 1

' 1 0 2

40

А %

2(1

0 ш 4

10

inr+ffr

#ю

40

50 г [mm.)

20 30 Рис.44

Приводятся результаты производственного использования перемешиватеня в процессе непрерывного литья цилиндрических слитков из сплавов алюминия (Рис.45).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Под руководством и при участии автора теоретически и экспериментально выполнено исследование злектровнхревых и магнитовяхревых течений в плоских слоях проводящей жидкости.

1.1. Для описания турбулентных течений в плоских слоях проводящей жидкости под действием электромагнитных сил создана математическая модель, основанная на приближенных двумерных уравнениях движения жидкости, полученных путем редукции трехмерных уравнений гидродинамики в приближении тонкого слоя в предположении, что тренне в основном определяется ламинарным подслоем у стенок. Об адекватности предложенной математической модели говорит хорошее совпадение результатов Численных и лабораторных экспериментов.

1.2. Для электродинамических характеристик, и электромагнитных сил в слое проводящей жидкости, обусловленных взаимодействием электрического тока Протекающего в слое со своим магнитным полем или взаимодействием переменного магнитного поля нормально направленного плоскости слоя, с индуцированным этим полем электрическим током, создана математическая модель, основанная па приближенных двумерных уравнениях, полученных путем редукции трехмерных уравнений электродинамики в низкочастотном приближении с скиолыю-втшем закона полного тока и функции рассеяния для магнитного поля, которая находится отдельно для каждого случая.

1 3 Получено условие безындукционного приближения (11ет <к 5/а) для течений в плоских слоях с электрическим током, находящихся в щели ферромагнитного массива Показано, что для таких течений существуют ситуации, когда взаимное влияние течения проводящей жидкости и магнитного поля существенно даже в случае Лет« 1

1 4. Получены условия генерации ЭВТ в плоских слоях с электрическим током Описаны механизмы и условия возникновения насосного эффекта в МГД-канале В численных и физических экспериментах обнаружен механизм генерации насосного эффекта, обусловленный возбуждением в МГД-канале электровихревого течения

1 5 Описано возникновение неустойчивости свободной поверхности плоского слоя с электрическим током, помещенного в зазор между ферромагнитными массивами

2. Под руководством и при участии автора в рамках работ по теме 0 09 07 ГКНТ постановление № 535 теоретически и экспериментально выполнено исследование гидродинамических процессов в расплаве ванны мощных алюминиевых электролизеров

2 1 Был проанализирован вклад различных токоведущих элементов в генерацию электровихревого течения расплава в ванне электролизера Влияние геометрии ванны, анода, расположения элементов ошиновки и растекания электрического тока в электролите и жидком алюминии на интенсивность и топологию электровихревого течения расплава Поставлены лабораторные эксперименты, моделирующие отдельные элементы гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера Экспериментально показано, что форма ванны анода и расположение элементов ошиновки оказывают существенное влияние на топологию и интенсивность электровихревого течения в ванне электролизера, а так же влияют на порог возникновения нестабильности поверхности жидкого металла в ванне

2 2 Предложена упрощенная модель гидродинамических процессов в расплаве ванны алюминиевого электролизера, основанная на приближенных двумерных уравнениях движения в двух плоских слоях жидкости, расположенных один над другим Описаны два механизма нестабильности границы раздела металл-электролит Первый механизм (циркуляционный) обусловлен нелинейным взаимодействием вихревых течений расплава с волновыми возмущениями на границе раздела Второй механизм (токовый) обусловлен взаимным влиянием возмущения границы раздела и электромагнитных сил в расплаве

2 3 При помощи численных экспериментов реализовано явление нестабильности границы раздела, найдена нейтральная кривая. Проведено сравнение численных экспериментов с результатами измерений на алюминиевых электролизерах Даны практические рекомендации по улучшению работы электролизеров Результаты исследований использовались Всероссийским Алюминиево-Магниевым Институтом (ВАМИ)

3. Под руководством и при участии автора разработаны новые кондукционные МГД-устройства (названные автором электровихревыми), предназначенные для работы в литейных технологических процессах.

3 1 Описываются конструкции, разработанных автором для использования в литейном производстве магния, безобмоточных насосов наружного расположения Пуш-Пул и погружных электровихревых насосов с одной и двумя камерами Проводится расчет картины течения в каналах насосов и их рабочих характеристик Выявляется влияние различных конструктивных параметров каналов насосов на их работу Сравниваются результаты численных и физических экспериментов, описываются производственные испытания (по разливу магния в литейные формы) проведенные на Соликамском магниевом заводе и на ОАО «АВИСМА» Рассматриваются конструктивные схемы других электровихревых насосов, приводятся результаты численных и физических экспериментов с их моделями

3 2 Предложена конструктивная схема электровихревого перемешивания жидкого ядра непрерывного слитка стали, не требующего сильных изменений в машине непрерывной разливки Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований физической модели этого процесса Результаты проведенной научно исследовательской работы использовались на п/я В-8772

4 Под руководством и при участии автора разработаны индукционные устройства принцип действия, которых основан на эффекте возбуждения электромагнитных сил в плоском канале переменным магнитным полем нормальным плоскости канала В связи с тем, что эффект имеет некоторое сходство с одним из вариантов электровихревого течения, автор назвал этот эффект магнитовихревым

4 1 Эффект использовался для создания магнитовихревого перемешивателя жидкого металла, а также магнитовихревого насоса Модели этих устройств были построены и испытывались в лаборатории на галлиевом сплаве, а также на магниевом сплаве на ОАО «АВИСМА»

4 2 Математические модели для описания гидродинамических и электродинамических процессов в плоских МГД-каналах разработанных автором использовались для расчета магнитовихревого насоса, а так же для расчета рабочих характеристик индукционного МГД-насоса, в котором переменное магнитное поле нормальное плоскости канала, благодаря специально созданной асимметрии, создает в канале напор, обеспечивающий работу насоса Результаты расчетов близки к результатам испытаний моделей в лаборатории на галлиевом контуре 4 3 Для Отдела магнитной гидродинамики Исследовательского центра (Россен-дорф, Германия) согласно контракту был разработан и построен индукционный насос, в котором индукторы создавали нормальное плоскости канала бегущее магнитное поле Были выполнены численные и физические эксперименты с этим насосом по исследованию течения жидкого металла в канале этого насоса и рассчитаны его рабочие характеристики Было показано, что электромагнитные силы в канале создаваемые бегущим полем в большом диапазоне частот неоднородны и вызывают нерегулярное вихревое течение, которое порождает пульсации давления создаваемого насосом Показано, что введение проводящей перегородки исключает пульсации вихревых структур и пульсации давления 5. Под руководством автора и при его участии в соответствии с контрактами были рассчитаны, спроектированы и изготовлены индукционные МГД-перемешиватели (конструкции автора) для использования на Всероссийском

Алюминиевом Магниевом Институте (ВАМИ), на Каменск-Уральском металлургическом заводе (КУМЗ), в Отделе магнитной гидродинамики Исследовательского центра (Россендорф, Германия), в автомобильной фирме Сидаут (Валодолит, Испания) МГД-перемешиватели предназначены для перемешивания алюминиевых сплавов в кристаллизаторе машины непрерывного литья или в любом другом цилиндрическом объеме Опыт эксплуатации МГД-перемешивателя показал его высокую надежность и эффективность

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приводятся акты внедрения, акты испытаний разработанных под руководством автора и при непосредственном его участии различных МГД-устройств, а также результаты исследовательских работ, используемых предприятиями в своей деятельности

Основные положения работы представлены в следующих публикациях

1 Хрипченко С Ю , Баранников В А Электровихревые течения в плоском закрытом канале // Магнит Гидродинамика-1981 -№2

2 Хрипченко С Ю Границы применимости безындукционного приближения для электровихревых течений в плоских каналах между ферромагнитными сердечниками // Магнит Гидродинамика-1981 -№4

3 Хрипченко С Ю Электровихревые течения в плоских каналах с ферромагнитными сердечниками // Магнит Гидродинамика -1984 -№3

4 Кирко И М, Самойлович Ю А, Долгих В М, Хрипченко С Ю, Ясницкий ЛН Электровихревой способ перемешивания расплава затвердевающих слитков // Магнит Гидродинамика -1985 -№3

5 Хрипченко С Ю Электровихревые течения в плоских каналах между ферромагнитными массивами/Электровихревые течения Под ред Щербинина Э В - Рига - Зинатне, 1985 - С

6 Альмухаметов В Ф Хрипченко С Ю Электродинамическая модель переме-шивателя трансформаторного типа жидкого ядра слитка// Магнит Гидродинамика 1987 -№2 - С 141-142

7 Альмухаметов В Ф Хрипченко С Ю Механизмы генерации ЭВТ в ванне электролизера со сплошным анодом // Магнит Гидродинамика 1987 -№3 -С 101-104

8 Альмухаметов В Ф , Колесниченко В И, Хрипченко С Ю Математическая модель плоских электровихревых течений в двухслойной проводящей жидкости// Магнит Гидродинамика 1988.-№1 - С 137-140

9 Кирко И М, Альмухаметов В Ф Хрипченко С Ю Физическое моделирование неустойчивого состояния границы раздела электролит - металл в мощных алюминиевых электролизерах// Доклады АН - 1988 -Т 302,№4 - С 845847

10 Альмухаметов ВФ, Крюковский В А, Деркач АС, Хрипченко СЮ // Цветные металлы 1988 -№10 -С 64-67

11 Колесниченко В И, Хрипченко С Ю Экспериментальное исследование вихревых движений жидкости в плоской замкнутой полости// Магнит Гидродинамика 1989 -№2 - С 69-72

12 Колесниченко В И , Пичугин А М , Хрипченко С Ю Численное исследование плоских электровихревых течений в двухслойной проводящей жидкости// Магнит Гидродинамика 1989 -№3 - С 64-68

13 Колесниченко В И , Хрипченко С Ю Колебание поверхности жидкого катодного алюминия// Магнит Гидродинамика 1989 -№3 - С 125-127

14 Almukhametov V F, Krakovsky V А, Kolesnichenko V I, Khnpchenko S Yu Magneto-hydrodynamic Phenomena m Production of Aluminum by Electrolysis// Light metals 1990

15 Колесниченко В И, Пичугин А М, Хрипченко С Ю Влияние различных факторов на колебание границы раздела электролит - металл в алюминиевом электролизере// Цветные металлы 1990 -№1 -С 58-60

16 Хрипченко С Ю Электровихревые течения в тонких слоях проводящей жидкости// Магнит Гидродинамика 1991 -№1 - С 126-129

17 Манн М Э , Хрипченко С Ю Полуэмпирическая модель гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера // Магнит Гидродинамика 1992 -№1 - С 87-95

18. Колесниченко В И, Хрипченко С Ю Вихревое движение жидкости в плоском слое со свободной поверхностью // Магнит Гидродинамика 1993 -№2 -С 76-80.

19 Денисов С А, Манн М Э , Хрипченко С Ю МГД перемешивание жидкого металла в цилиндрическом кристаллизаторе со свободной поверхностью // Магнит Гидродинамика 1997 - Т 33, №2 - С 365-374

20 Денисов С А, Долгих В М, Манн М Э , Хрипченко С Ю Электровихревой способ генерации транзитного течения через плоский МГД-канал// МГ -1999-Т 35, №1 -с 69-77

21 Денисов С А, Носков В И, Соколов Д Д, Фрик П Г, Хрипченко С Ю О возможности лабораторной реализации нестационарного МГД - динамо // ДАН, механика, 1999, том365, №4, с 478-489

22 Kolesnichenko I, Khnpchenko S MHD-instability of an equilibrium state of a thin conductive liquid layer surface //Magnetohydrodinemics 2001 Vol 37 N 4 P367-372

23 Kolesnichenko I, Khnpchenko S Mathematical simulation of hydrodinamical processes in the centniugal MHD-pump//Magnetohydrodinemics 2002 Vol 38 N 4 P 39-46

24 Kolesnichenko I, Khnpchenko S Surface instability of the plane layer of conducting liquid//Magnetohydrodinamics — 2003 — Vol 39 —No 4 — P 427-434

25 Fnck P , Khnpchenko S , Demsov S , Sokoloff D Pinton J -F Effective magnetic permeability of a turbulent fluid with macroferroparticles // European Physical Journal В 2002 V.25 P 399-402

26 I Kolesnichenko, S Khnpchenko, D Buchenau, G Gerbeth Flow m a square layer of conducting liquid // Magnetohydrodinamics — 2005 —Vol 41 — No 1 — P 39-51

27 Долгих В M, Кирко И М, Самойлович Ю А, Хрипченко С Ю , Ясницкий Л Н // Авторское свидетельство № 1253719 (СССР) от 29 10 85

28 Альмухаметов В Ф, Хрипченко СЮ// Авторское свидетельство № 1329809 (СССР) от 10 06 85 на Устройство для электромагнитного перемешивания

29 Альмухаметов В Ф, Деркач А С, Крюковский В А, Колесниченко В И, Хрипченко СЮ// Авторское свидетельство SU 1693126 AI С25 С3108 от 23 11 91 на Электролизер для получения алюминия

30 Денисов С А , Долгих В М , Хрипченко С Ю Электромагнитный насос// Патент №2159001 от 10 11 2000

31 Денисов С А , Долгих В М , Хрипченко С Ю Устройство для электромагнитной разливки металла// Патент №2160653 от 20 12 2000

32 Хрипченко С Ю, Колесниченко И В , Сухановский А Н Устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений Патент РФ № 2198231 - Бюлл изобрет, 2003

33 Денисов С А, Долгих В М , Хрипченко С Ю , Кулинский А И, Агалаков В В.Устройство для электромагнитной разливки металла// Патент №2221672 от 20 января 2004

34 Борисов В Г , Юдаков А А, Хрипченко С Ю , Денисов С А , Зайцев В Н Устройство для введения мелкодисперсных компонентов в матричный металлический расплав//Патент RU № публикации 2144573 от 2000 01 20 заявка №95109789/02 от 1995 06 27

35 Хрипченко С Ю , Денисов С А Роготнев М Ю Устройство для перемешивания электропроводных жидких сред и холодильник для него// ПАТЕНТ РФ № 2270074 от 20 02 2006

36 Денисов С А, Долгих В М , Хрипченко С Ю Электромагнитный насос //положительное решение о выдаче патента по заявке №2005141646 от18 01 07

37 Денисов С А, Халилов Р И , Хрипченко С Ю Магнитогидродинамический насос// патент РФ № 2285999 от 9 03 05

ХРИПЧЕНКО Станислав Юрьевич

ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ И МАГНИТОВИХРЕВЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ПЛОСКИХ КАНАЛАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 04 07 2007 Тираж 100 экз Уел печ л 2 Формат 60x90/16 Набор компьютерный Заказ № 345/2007

Отпечатано в типографии ИД "Пресстайм" Адрес 614025, г Пермь, ул Героев Хасана, 105

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ПРОВОДЯЩАЯ ЖИДКОСТЬ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ.

2.1. Течение проводящей жидкости в тонком слое (с твердыми границами) с током в щели ферромагнитного массива

2.1.1 Приближенные уравнения для индукции магнитного поля

2.1.2. Приближенные уравнения для описания гидродинамики процесса

2.1.3. Примеры точных решений системы приближенных МГД-уравнений

2.2. Безындукционное приближение для электровихревых течений в плоском канале, находящемся в щели ферромагнитного массива

2.3. Условие генерации электровихревых течений (ЭВТ) в тонких слоях проводящей жидкости

2.4. Течения проводящей жидкости с током в тонком слое со свободной поверхностью, в плоскопараллельной щели между ферромагнитными массивами

2.4.1. Уравнения движения жидкости для тонкого слоя со свободной поверхностью

2.4.2. Электромагнитные силы в слое с током и со свободной поверхностью находящейся в плоскопараллельной щели между ферромагнитными массивами

2.4.3. Устойчивость свободной поверхности слоя

2.4.3.а. Случай изначально потенциальных электромагнитных сил.

2.4.3.6. Случай изначально вихревых электромагнитных сил

2.5. Механизмы возникновения насосного эффекта в плоском МГД-канале при протекании по нему электрического тока

2.5.1. Возникновение насосного эффекта под действием потенциальных электромагнитных сил в плоском МГД-канале с постоянным электрическим током

2.5.2. Возникновение насосного эффекта при протекании по МГД-каналу переменного электрического тока

2.5.3. Возникновение насосного эффекта в МГД-канале под действием электромагнитных сил имеющих вихревую составляющую

2.6. Выводы и результаты

3. ПРИБЛИЖЕННЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ МГД ТЕЧЕНИЙ В ПЛОСКИХ КАНАЛАХ РЕАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ.

3.1. Математическая модель для описания турбулентных течений в плоских каналах технологических устройств

3.1.1. Уравнения движения в системе из двух слоев жидкости разной проводимости

3.1.2. Приближенные двумерные уравнения для описания турбулентного течения в плоском канале

3.1.3. Определение коэффициентов кх, кг

3.2. Математическая модель для описания электромагнитных сил генерируемых в плоских каналах с жидким металлом реальных технологических МГД устройств при электровихревых и магнитовихревых течениях

3.2.1. Электромагнитные силы как результат взаимодействия тока с собственным магнитным полем

3.2.2. Электромагнитные силы в плоском МГД - канале обусловленные взаимодействие переменного магнитного поля с наведенным им электрическим током

3.2.3. Определение функции рассеяние для магнитного поля.

3.3. Электровихревые течения в плоских МГД-каналах различной конфигурации

3.3.1. Прямой канал с П-образным сердечником

3.3.2. Длинный прямой канал с П-образным сердечником и непроводящими перегородками.

3.3.3. L-образный канал (с проводящей, с непроводящей перегородкой, без нее)

3.3.4. Плоский канал с двумя изгибами под прямым углом и П-образным сердечником

3.4. Выводы и результаты

4. ЭЛЕКТРОВИХРЕВЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ВАННАХ

АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ.

4.1. Механизмы, определяющие циркуляцию расплава в ванне электролизера

4.2. Магнитное поле в ванне электролизера

4.3. Электрический ток в расплаве ванны электролизера

4.4. Анализ ЭВТ в ванне электролизера

4.5. Эксперименты на физических моделях электролизера.

4.5.1. Кондукционная модель

4.5.2. Индукционная модель

4.5.3. Влияние конфигурации границ кюветы на порог возникновения нестабильности поверхности жидкого металла в кювете

4.6. Математическая модель гидродинамических процессов в ванне мощных алюминиевых электролизеров.

4.6.1. Редукция уравнений Навье-Стокса для течений в системе из двух тонких слоев жидкости.

4.6.2. Определение функций (pki, (pk2, v0i

4.6.3. Циркуляционный механизм колебания границы раздела: металл - электролит

4.6.4. «Токовый» механизм нестабильности границы раздела: металл-электролит

4.6.5. Упрощенная полуэмпирическая модель гидродинамических процессов в ванне мощных алюминиевых электролизеров.

7.2. Математическая модель

7.2.1. Расчет электромагнитных сил

7.2.2. Гидродинамическая часть

7.3. Физический эксперимент

7.4. Результаты численных и физических экспериментов

7.5. Результаты производственных испытаний.

7.6. Выводы и результаты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

1. ВВЕДЕНИЕ

Еще со времен Фарадея и Ампера известно, что если проводник движется в магнитном поле, то при определенных условиях в нем наводится электрический ток. Справедливо и то, что если по проводнику пропускать электрический ток, то на него действует сила, которая может привести к движению проводника, а если проводник жидкий, то таким способом, возможно, создать течение или существенно повлиять на его картину. Таким образом, пропуская через жидкий проводник электрический ток в присутствии магнитного поля, или просто накладывая магнитное поле на движущуюся проводящую жидкость, становится возможным управлять ее движением, а также создавать специфические физические процессы в ее объеме [1].

Магнитная гидродинамика является наукой, которая изучает эти явления. Как и большинство наук, магнитная гидродинамика имеет два направления, это фундаментальное направление, изучающее проблемы МГД-турбулентности, генерации движущейся проводящей жидкостью магнитного поля (МГД-динамо), а так же другие задачи о взаимодействии движущейся проводящей жидкости с электромагнитными полями [2, 3, 4, 5, 6,] и прикладное направление, исследующее МГД-явления в технологических процессах и устройствах [7, 8, 9, 10, 11] и применение изученных закономерностей для создания новых МГД-устройств и технологий.

Исследования по магнитной гидродинамике, оформившейся как самостоятельная наука в начале двадцатого века [12, 13, 14, 15, 16, 17], со второй его половины все больше распространяются в область технических приложений и технологий металлургического производства [18, 19, 20, 21, 22,23, 24].

С общих позиций область возможных приложений МГД-воздействий в металлургических технологиях можно согласно [22] разделить на три большие группы.

1. МГД-методы и устройства для управления течением и обработки расплавов с использованием целенаправленного возбуждения в проводящей среде МГД-эффекта посредством приложения извне электромагнитных полей (необходимо заметить, что магнитные поля, воздействующие на жидкий проводник с током, могут быть образованы не только внешними источниками, они могут производиться тем же током, который течет по металлу). Сюда относятся различного типа МГД-насосы, регуляторы, вентили и прочие устройства служащие для транспортировки дозирования, перемешивания расплавов и воздействия на их структуру при затвердевании.

2. Сильноточные металлургические установки и технологии, в которых в силу специфики процессов с использованием мощных электромагнитных полей МГД-эффекты проявляются изначально (определяющими служат эффекты, обусловленные взаимодействием электрического тока, текущего по расплаву, со своим магнитным полем) и во многом определяют эффективность их работы. Это - различные типы электропечей, 7 электролизные установки для получения металлов, процессы электрошлакового переплава, различного вида электросварка и т.д.

3. Принципиально новые МГД- методы и устройства для обработки металлов, позволяющие предложить оригинальные не существовавшие ранее металлургические технологии. Примером может служить, например, безтигельная плавка металлов, МГД-сепарация и разделение многокомпонентных расплавов, МГД-методы получения композитных и монокристаллических полупроводниковых материалов, МГД-методы моделирования космических технологий.

Ниже обозначены те области металлургии, в которых магнитная гидродинамика уже нашла свое применение

1. Управление потоками жидкого металла

I. МГД-насосы

1. Кондукционные а) С внешним источником поля [84-88] б) Безобмоточные [89- 93 ]

2. Индукционные а) Бегущего поля [100-102, 22] б) Трансформаторного типа [103 - 110, 45]

II. МГД-лотки [111, 101, 103, 19,22,41,42,43]

III. МГД-дроссели [7,9]

2. Плавление металла

I. Канальные печи [22, 44, 112- 117],

II. Печи с МГД-розливом [22, 46, 47, 104, 118, 105]

III. Индукционные печи[22, 48-51]

3. Гранулирование жидкого металла [79, 83]

I. Гранулирование алюминия [52,53,54]

II. Гранулирование магния [26,27,28 ]

4. Очистка металлов

I. Сепарация с помощью МГД-насоса [29-32 ]

II. Использование флюсов с МГД-перемешиванием [18,20 ]

III. МГД-сепаратор [35 - 40 ]

IV. МГД-вращатель [33,34 ]

5. Литье под электромагнитным давлением

I.Литье под высоким давлением. II.Литье под низким давлением [18 86,119,1201 8

Совершенно очевидно, что в каждой из приведенной областей применения МГД в металлургии, должны решаться задачи по исследованию физических процессов, связанных с течением расплавленного металла (или другого проводящего вещества), в некотором объеме или каналах соответствующих МГД-устройств.

Важным фактором, определяющим работу МГД-устройств, является величина объемных электромагнитных сил действующих на жидкий металл в канале таких устройств. Для увеличения объемных сил в канале усиливают 9 магнитное поле, применяя ферромагнитные сердечники, при этом для снижения габаритов магнитной системы уменьшают зазор между полюсами сердечников. По этой причине во многих МГД устройствах МГД- каналы являются плоскими. В некоторых же случаях, таких, например как некоторые схемы непрерывного литья стали или электролизное получение алюминия, плоский слой изначально является особенностью технологического процесса. Таким образом, неотъемлемой частью многих технологических МГД -процессов и устройств являются плоские слои и каналы с жидким металлом (такие слои и каналы у которых ширина поперечного сечения много больше их высоты).

Особое место среди кондукционных МГД-устройств занимают устройства, работающие на принципе взаимодействия электрического тока, текущего по жидкому металлу, с собственным магнитным полем [89 -99,121,122,128,129-131]. Эти конструкции обладают простотой и повышенной надежностью при работе в экстремальных условиях [91,122127].

Существует большой ряд работ, в которых исследовались физические процессы при течении проводящей жидкости в плоском прямоугольном канале через область с внешним магнитным полем, например: [4,132 - 141.] . Значительно меньше работ, в которых рассматривались процессы в каналах кондукционных устройств, принцип действия которых обусловлен взаимодействием электрического тока с собственным магнитным полем [91, 126, 142-144]. Можно отметить, что в работах мало внимания уделяется механизму возникновения транзитного течения через канал. Исследование физических процессов в каналах таких устройств проводилось с позиций электродинамического приближения. Гидродинамика вязкой электропроводной жидкости, по сути, не принималась во внимание, структура течения считалась заданной, а центр тяжести исследований переносился на электродинамическую часть задачи. Такой подход, конечно, сильно упрощает задачу и в простейших случаях, когда канал постоянен по сечению и прямой, он оправдан как наиболее простой (при этом гидравлику канала можно учесть введением эмпирических коэффициентов подобно тому, как это делается в рамках гидравлического приближения [87,137,138]). Если же канал имеет сложную форму или же течение происходит в неоднородном магнитном поле, то электродинамическое приближение в этом случае использовано быть не может. Структура течения вязкой электропроводной жидкости становится неоднородной [5,145] . Существуют примеры МГД-устройств, принцип работы которых невозможно объяснить, не учитывая гидродинамику жидкого проводника[127-131,146-152].

Точных решений системы МГД-уравнений даже для одномерных течений в каналах, крайне мало [5, 159]. Решение же полной системы трехмерных уравнений магнитной гидродинамики в подавляющем большинстве случаев крайне затруднительно даже с привлечением численных методов с реализацией на ЭВМ. Однако для течения электропроводной жидкости в плоских слоях или каналах, имеется

10 возможность описания реальных течений при помощи приближенных двумерных уравнений [130,159-163 ].

Такой подход позволяет более глубоко изучать гидродинамику процессов в каналах МГД устройств, изучать их во взаимосвязи с электродинамическими явлениями. Подход позволяет получить ряд специфических закономерностей полезных для технических приложений, например, открываются возможности конструирования новых МГД-устройств и технологий [57,87, 94-99,167,].

Настоящая диссертация является обобщением экспериментальных и теоретических работ автора (с 80-х годов по2006 год) по исследованию МГД-явлений в плоских каналах и ваннах с жидким металлом под воздействием электромагнитных сил вызванных протеканием в канале сильного электрического тока или присутствием нормального плоскости слоя металла переменного магнитного поля, а так же созданию на основе этих исследований новых МГД-устройств для металлургических технологий. Она направлена на решение крупной научно-прикладной проблемы, имеющей важное прикладное значение, - создание простых и надежных МГД-устройств для модернизации металлургического производства работающего в настоящее время в основном с традиционным оборудованием и по этой причине данная работа является актуальной.

Целью работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование магнитогидродинамических процессов в плоских слоях и каналах с жидким металлом в различных технологических устройствах. Описание электромагнитных сил в жидком металле, обусловленных протеканием по нему сильного электрического тока или действием на металл переменного магнитного поля нормального к слою. Использование найденных закономерностей для создания новых конструкций МГД-устройств в металлургической промышленности.

В области исследования электровихревых течений и создания МГД-устройств для металлургии цветных металлов, автор работал с 1973 года сначала под непосредственным руководством академика Латвийской академии наук И.М.Кирко и совместно с профессором В.Д.Зиминым. Начиная с 80 годов, автор уже самостоятельно руководил исследованиями в этой области (с 1986 по 1990 годы он руководил рядом проектов по программе 0.09.07. ГКНТ постановление №555, в последние годы руководил проектом РФФИ 04-01-08024 офи-а). Автор руководил разработками МГД-устройств для цветной металлургии выполняя инвестиционный проект по Государственному контракту на выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы № ИП-04-03, а так же рядом хоздоговоров и контрактов с Всероссийским Алюминиево Магниевым Институтом, с ОАО «АВИСМА», с Соликамским магниевым заводом, с Каменск-Уральским металлургическим заводом, с Отделом магнитной гидродинамики

11

Исследовательского центра в Россендорфе (Германия), с Фирмой Сидаут в городе В ало долит (Испания)), участвуя во всех этапах создания МГД-устройств, от лабораторных экспериментов и расчетов до испытаний рабочих образцов в литейных цехах металлургических заводов.

В решении отдельных проблем вместе с автором принимали участие: Манн М.Э., Альмухаметов В.Ф, Ясницкий JI.H., Денисов С.А., Долгих В.М, Баранников В.А., Колесниченко В.И., работники Березниковского титаномагниевого комбината Агалаков В.В., Кулинский А.И., а так же аспиранты автора: Колесниченко И.В. и Халилов Р.И.

Диссертация состоит из 7 разделов, заключения, приложения и списка цитируемой литературы (260 наименования). В разделы входят введение и шесть глав. Диссертация изложена на 349 страницах и содержит 320 рисунков и 13 таблиц.

7.6. Выводы и результаты

В создаваемом новом композиционном материале (при использовании нашего перемешивателя по технологи «Синталко»), получалась не простая механическая смесь исходных материалов в застывшем металле, а алюминиевые сплавы с мелкокристаллической структурой, равномерным распределением наполнителя и образованием в структуре полученного материала интерметаллидов - из числа вводимых металлических компонентов, и химически связанных элементов - из основного металла и неметаллов - наполнителей.

При этом, по сравнению с традиционными способами введения материалов в расплав алюминия, например железа, наблюдается явление равномерного распределения железа в виде сфероидов, упрочняющих материал, а не традиционных кристаллов игольчатой формы, снижающих прочность. Физические свойства такого материала также изменяются по сравнению с исходными, придавая, в случае с железом, повышенную жаропрочность полученному композиционному материалу.

Таким образом, электромагнитный перемешиватель, возбуждающий в объеме жидкого металла раздельно регулируемые полоидальное и тороидальное течения, является эффективным инструментом для перемешивания металла в технологических процессах литейного производства.

347

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Под руководством и при участии автора теоретически и экспериментально выполнено исследование электровихревых и магнитовихревых течений в плоских слоях проводящей жидкости.

1.1. Для описания турбулентных течений в плоских слоях проводящей жидкости под действием электромагнитных сил создана математическая модель, основанная на приближенных двумерных уравнениях движения жидкости, полученных путем редукции трехмерных уравнений гидродинамики в приближении тонкого слоя в предположении, что трение в основном определяется ламинарным подслоем у стенок. Об адекватности предложенной математической модели говорит хорошее совпадение результатов численных и лабораторных экспериментов.

1.2. Для электродинамических характеристик, и электромагнитных сил в слое проводящей жидкости, обусловленных взаимодействием электрического тока протекающего в слое со своим магнитным полем или взаимодействием переменного магнитного поля нормально направленного плоскости слоя, с индуцированным этим полем электрическим током, создана математическая модель. Модель основана на приближенных двумерных уравнениях, полученных путем редукции трехмерных уравнений электродинамики в низкочастотном приближении с использованием закона полного тока и функции рассеяния для магнитного поля, которая находится отдельно для каждого случая.

1.3. Получено условие безындукционного приближения (Rem <зсSJa) для течений в плоских слоях с электрическим током, находящихся в щели ферромагнитного массива. Показано, что для таких течений существуют ситуации, когда взаимное влияние течения проводящей жидкости и магнитного поля существенно даже в случае Rem« 1.

1.4. Получены условия генерации ЭВТ в плоских слоях с электрическим током. Описаны механизмы и условия возникновения насосного эффекта в МГД-канале. В численных и физических экспериментах обнаружен механизм генерации насосного эффекта, обусловленный возбуждением в МГД-канале электровихревого течения.

1.5. Описано возникновение неустойчивости свободной поверхности плоского слоя с электрическим током, помещенного в зазор между ферромагнитными массивами.

2. Под руководством и при участии автора в рамках работ по теме 0.09.07.ГКНТ постановление № 535 теоретически и экспериментально выполнено исследование гидродинамических процессов в расплаве ванны мощных алюминиевых электролизеров.

2.1. Был проанализирован вклад различных токоведущих элементов в генерацию электровихревого течения расплава в ванне электролизера. Влияние геометрии ванны, анода, расположения элементов ошиновки и растекания электрического тока в электролите и жидком алюминии на интенсивность и топологию электровихревого течения расплава. Поставлены лабораторные эксперименты, моделирующие отдельные элементы

348 гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера. Экспериментально показано, что форма ванны анода и расположение элементов ошиновки оказывают существенное влияние на топологию и интенсивность электровихревого течения в ванне электролизера, а так же влияют на порог возникновения нестабильности поверхности жидкого металла в ванне.

2.2. Предложена упрощенная модель гидродинамических процессов в расплаве ванны алюминиевого электролизера, основанная на приближенных двумерных уравнениях движения в двух плоских слоях жидкости, расположенных один над другим. Описаны два механизма нестабильности границы раздела: металл-электролит. Первый механизм (циркуляционный) обусловлен нелинейным взаимодействием вихревых течений расплава с волновыми возмущениями на границе раздела. Второй механизм (токовый) обусловлен взаимным влиянием возмущения границы раздела и электромагнитных сил в расплаве.

2.3. При помощи численных экспериментов реализовано явление нестабильности границы раздела, найдена нейтральная кривая. Проведено сравнение численных экспериментов с результатами измерений на алюминиевых электролизерах. Даны практические рекомендации по улучшению работы электролизеров. Результаты исследований использовались Всероссийским Алюминиево-Магниевым Институтом (ВАМИ)

3. Под руководством и при участии автора разработаны новые кондукционные МГД-устройства ( названные автором электровихревыми), предназначенные для работы в литейных технологических процессах.

3.1. Описываются конструкции, разработанных автором для использования в литейном производстве магния, безобмоточных насосов наружного расположения Пуш-Пул и погружных электровихревых насосов с одной и двумя камерами. Проводится расчет картины течения в каналах насосов и их рабочих характеристик. Выявляется влияние различных конструктивных параметров каналов насосов на их работу. Сравниваются результаты численных и физических экспериментов, описываются производственные испытания (по разливу магния в литейные формы) проведенные на Соликамском магниевом заводе и на ОАО «АВИСМА». Рассматриваются конструктивные схемы других электровихревых насосов, приводятся результаты численных и физических экспериментов с их моделями.

3.2. Предложена конструктивная схема электровихревого перемешивания жидкого ядра непрерывного слитка стали, не требующего сильных изменений в машине непрерывной разливки. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований физической модели этого процесса. Результаты проведенной научно исследовательской работы использовались на п/я В-8772.

4. Под руководством и при участии автора разработаны индукционные устройства принцип действия, которых основан на эффекте возбуждения электромагнитных сил в плоском канале переменным магнитным полем

349 нормальным плоскости канала. В связи с тем, что эффект имеет некоторое сходство с одним из вариантов электровихревого течения, автор назвал этот эффект магнитовихревым.

4.1. Эффект использовался для создания магнитовихревого перемешивателя жидкого металла, а также магнитовихревого насоса. Модели этих устройств были построены и испытывались в лаборатории на галлиевом сплаве, а также на магниевом сплаве на ОАО «АВИСМА».

4.2. Математические модели для описания гидродинамических и электродинамических процессов в плоских МГД-каналах, разработанные под руководством и при непосредственном участии автора, использовались для расчета магнитовихревого насоса. Модели так же использовалась для расчета рабочих характеристик индукционного МГД-насоса, в котором переменное магнитное поле нормальное плоскости канала, благодаря специально созданной асимметрии, создает в канале напор, обеспечивающий его работу. Результаты расчетов близки к результатам испытаний моделей в лаборатории на галлиевом контуре.

4.3. Для Отдела магнитной гидродинамики Исследовательского центра (Россендорф, Германия) согласно контракту был разработан и построен индукционный насос, в котором индукторы создавали нормальное плоскости канала бегущее магнитное поле. Были выполнены численные и физические эксперименты с этим насосом по исследованию течения жидкого металла в канале этого насоса и рассчитаны его рабочие характеристики. Было показано, что электромагнитные силы в канале создаваемые бегущим полем в большом диапазоне частот неоднородны и вызывают нерегулярное вихревое течение, которое порождает пульсации давления создаваемого насосом. Показано, что введение проводящей перегородки исключает пульсации вихревых структур и пульсации давления.

5. Под руководством автора и при его участии в соответствии с контрактами были рассчитаны, спроектированы и изготовлены индукционные МГД-перемешиватели (конструкции автора) для использования на Всероссийском Алюминиевом Магниевом Институте (ВАМИ), на Каменск-Уральском металлургическом заводе (КУМЗ), в Отделе магнитной гидродинамики Исследовательского центра (Россендорф, Германия), в автомобильной фирме Сидаут (Валодолит, Испания). МГД-перемешиватели предназначены для перемешивания алюминиевых сплавов в кристаллизаторе машины непрерывного литья или в любом другом цилиндрическом объеме. Опыт эксплуатации МГД-перемешивателя показал его высокую надежность и эффективность.

350

1. Шерклиф Дж. Курс магнитной гидродинамики // Пер. с англ. Пащенко Н.Т./ под ред. Любимова Г.А.; с предисловием Любимова Г.А.- М.: Мир, 1967.- 320 с.

2. Брановер Г.Г., Цинобер А.Б. Магнитная гидродинамика несжимаемых сред. М.: Наука, 1970. - 379 с.

3. Моффат Г. Возбуждение магнитного поля в проводящей среде // Пер. с англ. Рузмайкина А.А./ под ред. Зельдовича Я.Б./ с предисловием Рузмайкина А.А. и Зельдовича Я.Б. М.: Мир, 1980. - 332 с .

4. Ватажин А.Б., Любимов Г.А., Регирер С.А.// Магнитогидродинамические течения в каналах. М.: Наука, 1970.- 672 с.

5. Бояревич В.В., Фрейберг Я.Ж., Шилова Е.И., Щербинин Э.В. Электровихревые течения. Рига.: Зинатне, 1985. - 310 с.

6. Генин Л.Г., Свиридов В.Г. Гидродинамика и теплообмен МГД-течений в каналах. М.: МЭИ, 2001. - 196с.

7. Гельфгат Ю.М., Лиелаусис О.А., Щербинин Э.В. Жидкий металл под действием электромагнитных сил. Рига.: Зинатне, 1976. -246 с.

8. Тананаев А.В. Гидравлика МГД-машин.- М.: Атомиздат, 1970. 270 с.

9. Гельфгат Ю.М., Горбунов Л.А., Витковский И.В. Магнитогидродинамическое дросселирование и управление жидкометаллическими потоками. Рига.: Зинатне, 1989. - 311с.

10. Верте Л.А. Электромагнитный транспорт жидкого металла. М.: Металлургия, 1965. - 236 с.

11. Тир Л.Л., Столов М.Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах. М.: Металлургия, 1975. - 224 с.

12. Larmor, Sir Joseph, Enginiring, 108, (1919) 461.

13. Hartman J. Hg-dynamics, I. Theory of the laminar flow of an electrically conductive liquid in a homogeneous magnetic field. // Mat.-fys. Medd. K. Danske videnskab, selskab, 1937, bd. 15, №.6

14. Hartman J, Lazarus F. Hg-dynamics, II. Experimental investigations ov the flow of mercury in a homogeneous magnetic field.// Mat.-fys. Medd. K. Danske videnskab, selskab, 1937, bd. 15, №.7 .

15. Elsasser W.M. Hydromagnttism // A review, Amer. J. Phys., 23, (1955), 590; 24(1956), 85.

16. Lundquist S., Studies in magnetohydrodynamics // Ark. Fys., 5 (1952), 297.

17. AlfVen H. Cosmical electrodynamics.- London New York, 1950.

18. Верте Л.А. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла. -М.: Металлургия, 1967. 206 с.

19. Повх И.Л., Капуста А.Б., Чекин Б.В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1974. - 240 е.

20. Верте Л.А. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1975. - 287 с.351

21. Толмач И.М. Жидкометаллические МГД-мапшны для энергетики и промышленности // Магнитная гидродинамика.- 1987.- №1. С.77 85.

22. Гельфгат Ю.М. Металлургические применения магнитной гидродинамики //Магнитная гидродинамика. 1987. №3. С.120 - 137.

23. Shigeo Asai Recent activities on electromagnetic processing of materials in Japan. // MHD. 1994. - V. 30, №3. - P. 291-299.

24. Gamier M. Present and future prospect in electromagnetic hroctssing of materials. // MHD. 1996. - V. 32, №2. - P. 131 - 140.

25. Цаплин А.И. Теплофизика внешних воздействий при кристаллизации стальных слитков на машинах непрерывного литья.- Екатеринбург.: УрОРАН, 1995.- 238с.

26. Кулинский А.И., Агалаков В.В. Получение крупных сферических гранул магния методом диспергирования жидкого металла в солевом расплаве // Цветные металлы,-1999. №5.- С. 64-67.

27. Кулинский А. И., Курносенко В.В., Шундиков H.J1. Способ получения сферических гранул металла.- Патент 2157298 (РФ). Опубл.в Б.И. 2000. - №28.

28. Кулинский А. И., Курносенко В.В.,Андреев Г.А. и др. Магнитогидродина-мический гранулятор. Патент 2172229 (РФ). -Опубл.в Б.И. - 2001. - №23.

29. Takatani K. Effect of electromagnetic field on fluid flow, heat transfer and inclusion behavior in continuous casting process // Magnetohydrodynamics.- 1996. Vol. 32. - No. 2. - P. 153-158.

30. Tanaka Y., Sassa K., Iwai K. and Asai S. Separation of inclusions in molten metal using linear induction motor // Magnetohydrodynamics. 1997. - Vol. 33.-No. 2.-P. 238-243.

31. Park J. P., Tanaka Y., Sassa K. and Asai S. Elimination of tramp elements in molten metal using electromagnetic force // Magnetohydrodynamics. 1996.- Vol. 32. No. 2. - P. 244-250.

32. Miki Y., Fujii Т., Kitaoka H., Saito S. and Komamura K. Development of the centrifugal flow tundish for separation of inclusions from molten steel in continuous casting // Magnetohydrodynamics. 1997. - Vol. 33. - No. 4. - P. 450-456.

33. Бирих P.B., Брискман B.A., Рудаков B.K. МГД-сепарация во вращающемся магнитном поле // «Применение магнитной гидродинамики в металлургии». Сб. статей. Свердловск, 1977. - Р. 1618.

34. Полищук В.П., Цин М.Р., Борзова JI.B. Устройство для очистки жидкого металла от нематаллических включений. Авт. свид. № 843971/22-2. Бюлл.изобрет., 1964, 10.352

35. Смолин Я.Г. и др. Магнитогидродинамический сепаратор. Авт. свид. № 4287363/23-03. Бюлл.изобрет., 1989, 8.

36. Кабаков Г.И., Мищенко В.Д., Макаров Г.С., Логинов JI.A. Устройство для очистки жидкого металла от нематаллических включений. Авт. свид. № 1124832/22-1. Бюлл.изобрет., 1969, 23.

37. Небренчин A.M. Магнитогидродинамический сепаратор. Авт. свид. № 1106403/22-3. Бюлл.изобрет., 1969, 17.

38. Хрипченко С.Ю., Колесниченко И.В., Сухановский А.Н. Устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений. Патент РФ № 2198231 Бюлл.изобрет., 2003.

39. Колесниченко И.В., Сухановский А.Н. МГД-сепаратор для очистки жидких металлов // Всеросс. семинар «Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России». Сб. трудов. -Березники, 2002. С. 154-166.

40. Krumin' Yu. К., Induced-current distribution in a finite-width band in the travelling magnetic field of a one-sided inductor// Magnetohydrodynamics.-1993. Vol. 29. - No. 1.- P.80-87.

41. Krumin' Yu. K., The end effect in a layer within the field of a unilateral inductor// Magnetohydrodynamics. 1991. Vol. 27.- No. 4. - P. 450-454.

42. Gel'fgat Yu. M., Krumin' Yu. K., Meshkov V. P., Rabinovich В. V. and Tananin Yu. A., Effect of a traveling magnetic field on the rate at which metal is poured into a casting mold // Magnetohydrodynamics. 1990. -Vol.26. - No. 2.-P. 250-253.

43. Butsenieks E., LevinaM. Ya., Stolov M. Ya. and Shcherbinin E. V. Motion of the metal in a channel-type induction Oven I // Magnetohydrodynamics. 1980. -Vol. 16. No. 3. - P. 324-332.

44. Денисов С.А., Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю. Магнитогидродинамический насос// решение о выдаче патента на изобретение от 30.03.2006г. по заявке №2005106498/09(007942) от 9.03.2005.

45. Polishchuk V.P., Tsin M.R., Horn R.K.// et al. Magnetodynamic Pumps for Liquid Metals . Kiev: Naukova Dumka. -1989.

46. Kochetkova G. Ya., Stolov M. Ya., Tir L. L. and Chaikin P. M. The circulation of metal in an induction furnace // Magnetohydrodynamics. -1966. Vol. 2. - No. 2. - P. 85-87.

47. Mikel'son Yu., Yakovich A. T. and Tir L. L. A method of calculating the velocity distribution in a cylindrical electric induction furnace //Magnetohydrodynamics. 1977. - Vol. 13. - No. 1. - P. 79-82.

48. Tir L. L. Vortex forces in a liquid metal in the field of a single-phase inductor //Magnetohydrodynamics. 1974. - Vol. 10. - No. 1. - P. 101-107.

49. Денисов С. А., Манн М.Э., Хрипченко С.Ю. МГД перемешивание жидкого металла в цилиндрическом кристаллизаторе со свободнойповерхностью // Магнитная гидродинамика.- 1997.- Т.ЗЗ.- №2.- С.365-374.

50. Хрипченко С.Ю., Денисов С.А. Роготнев М.Ю. Устройство для перемешивания электропроводных жидких сред и холодильник для него// ПАТЕНТ РФ № 2270074 от 20.02.2006.

51. Долгих В. М., Кирко И. М., Самойлович Ю. А., Хрипченко С. Ю., Ясницкий Л. Н. Авт. свид. № 1253719 (СССР) от 29.10.85.

52. Альмухаметов В. Ф., Хрипченко С. Ю. Устройство для электромагнитного перемешивания. Авт. свид. № 1329809 (СССР) от 10.06.85.

53. Кирко И.М., Самойлович Ю.А., Долгих В.М., Хрипченко С.Ю., Ясницкий JI.H. Электровихревой способ перемешивания расплава затвердевающих слитков // Магнит. Гидродинамика.-1985.- №3.354

54. Timofeev V.N., Khristinich R.V., Stafievskaya V.V. Non-duct Electro Magnetic Alluminum Alloy Stiring // The 5 PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2002. Vol. 2. - P. 157-163.

55. Sherbinin E., Kompan Ya. MHD Technologies of electroslag welding and melting of titanium alloys for aerospace industry// The 6 л PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2005. Vol. 2. - P. 287302.

56. Chernega D. Treatment of melts and alloys under solidification by the direct current // The 6 th PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.-2005.- Vol. 2.- P. 53-56 .

57. Ветюков M.M., Цыплаков Ф.М., Школьников C.H. Электрометаллургия алюминия и магния.- М.: Металлургия, 1987.- 320 с.

58. Bojarevics V., Pericleous К. Nonlintar MHD stability of Fluminiumthredaction cells// The 6 PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2005. -Vol. 2. P. 87-90.

59. Munger D., Vincent A. Direct simulation of MHD instabilities in aluminumthreduction cells// The 6 PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2005. Vol. 2. - P.91-94.

60. Степанов P. А., Фрик.П.Г., Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю. Устройство для определения уровня расплавленного металла. Патент РФ № 2287782, 06.05.2006.

61. Корсунский Jl.M. Электромагнитные гидрометрические приборы.- М.: Изд. Стандартов, 1964.- 180с.

62. Шерклиф Дж. Теория электромагнитного измерения расхода / Пер. с англ. С.А.Регирера; Под ред. А.Б.Ватажина; С предисл. Г.Г.Черного. -М.: Мир, 1965.-268 с.355

63. Ricou R., Vives C. Local Velosity and Mass Transfer Measurments in

64. Molten Metals using an incorporeted Magnet Probe. Int. Jo. Heat Transfer. 1982.-Vol.25.- №.10.-P. 1579-1588.

65. Jakovics A., Javaitis I., Nacke В., Baake E. Simulation of melting proctss in cold and inductor crucible //The 6 th PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2005,.- Vol. 2.- P. 15-18.

66. Umbrashko A., Baake E., Nacke В., Kurpo M., Jakovics A. Impruvment ofthe cold crucible melting process using les modeling//The 6 PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2005.- Vol. 2.- P. 23-26.74.

67. Bojarevics V. and Pericleous K. Magnetic levitation fluid dynamics //The 4 th PAMIR Conference on Fundamental and Applaed MHD.- 2000.- Vol.1.- P. 143- 148.

68. Miki Yuji. Applications of MHD to Continuous Cfsting jf Steel // The 5th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials.-2006.- Sendai, Japan, ISU. Proceedings. P. 26-30.

69. Cheng-Tsung Liu, Yen-Ming Chen, Jen-Hsin Chen, Muh-Jung Lu

70. Operational Characteristics Analyses of an In-mold Electro-magnetic Stirrer // The 5th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials.-2006.- Sendai, Japan, ISU. Proceedings. P. 126-130.

71. V.Bojarevics, S. Taniguchi and K.Pericleous Droplen Generation with

72. Modulated AC Electromagnetic Field at Nozzle Exit// The 5th International356

73. Symposium on Electromagnetic Processing of Materials.- 2006, Sendai, Japan, ISU. Proceedings. P. 259-264.

74. Nacke Bernard, Kirpo Maksims, Jakovics Andris LES Study of Flow Characteristics in Induction Furnaces // The 5 th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials.-2006, Sendai, Japan, ISU. Proceedings. P. 541-546.

75. Priede Janis, Buchenau Dominique, Gerbeth Gunter Contactless

76. Electromagnetic Induction Flowmeter Based on Phase Shift Measurements // The 5th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials.- 2006.- Sendai, Japan, ISU. Proceedings. P. 735-740.

77. Голодов H.H., Крауя B.M., Янкоп Э.К. Использование кондукционного насоса постоянного тока для черных металлов в стопорном режиме // Магнитная гидродинамика.-1971.- №3 С. 113-123.

78. Надежников Н.М., Крауя В.М., Янкоп Э.К. Кондукционный МГД-насос переменного тока для черных металлов // Магнитная гидродинамика. -1979.-№1.- С.121-126.

79. Васенин В.И., Ковалев Ю.Г., Мельников B.C. Кондукционный МГД-насос для получения отливок из титановых сплавов // Магнитная гидродинамика.- 1977.- №1.- С. 139- 140.

80. Бирзвалк Ю.А. Основы теории расчета кондукционных МГД-насосов постоянного тока. Рига: Зинатне, 1968. - 235с.

81. Долгих В.М., Кирко И.М., Хрипченко С.Ю. Электромагнитный спиральный насос. Авт. свид. 786807 (СССР).

82. Кабаков Г.И. Электромагнитный насос. Авт. свид. № 189688 (СССР) //Опубл. В Б.И.- 1966.- №24.357

83. Мищенко В.Д. Электромагнитный насос. Авт. свид.№ 283831 (СССР)// Опубл. В Б.И. 1971, №31.

84. Микельсон А.Э., Мищенко В.Д. Кондукционный МГД-насос для перекачивания магния // Магнитная гидродинамика.- 1971.-№3.- С. 125-129.

85. Хрипченко С.Ю. Погружной кондукционный МГД-насос без специальных токоподводов к активной зоне // «Семинар по прикладной магнитной гидродинамике» Сб. статей. Тез. докл.-ч.П, Пермь, 1978.- С. 123-125.

86. Миронов О.М. Электромагнитный насос на стягивающем эффекте с постянной скоростью движения жидкого металла //Магнитная гидродинамика,- 1967.- №2.- С. 119-124.

87. Долгих В.М., Кирко И. М., Хрипченко С. Ю. Электромагнитный насос. Авт. свид. № 862792 (СССР), 1981.

88. Денисов С.А., Долгих В.М., Хрипченко С.Ю. Электромагнитный насос.Патент РФ №2159001 от 10 .11.2000.

89. Денисов С.А., Долгих В.М., Хрипченко С.Ю. Устройство для электромагнитной разливки металла. Патент РФ №2160653 от 20 .12.2000.

90. Денисов С.А., Долгих В.М., Хрипченко С.Ю., Кулинский А.И., Агалаков В.В. Устройство для электромагнитной разливки металла. Патент РФ №2221672 от 20 января 2004.

91. Денисов С.А., Долгих В.М., Хрипченко С.Ю. Электромагнитный насос . //положительное решение о выдаче патента по заявке №2005141646 от 29.12.05.

92. Долгих В.М., Денисов С.А., Колесниченко И.В., Хрипченко С.Ю. Приоритетная справка на патент "Электромагнитный насос для электропроводных жидкостей" № заявки 2006135154, приоритет от 04,10,2006.

93. Баранов Г.А., Глухих В.А., Кирилов Н.Р. Расчет и проектирование индукционных МГД-машин с жидкометаллическим рабочим телом. -М.: Атомиздат, 1978.-248 с.

94. Верте JI.A. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла. -М.: Металлургия, 1965. -236 с.

95. Кириллов И.Р., Лаврентьев И.В. Интегральные характеристики индукционных МГД-машин с плоским каналом // Магнитная гидродинамика.- 1972.- №4.- С. 78-86.

96. Верте Л.А. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1975. - 224 с.

97. Полищук В.П. Промышленное устройство магнитодинамических устройств // Магнитная гидродинамика.- 1975.- №7,- С. 118-128.

98. Бирих Р.В., Бурде Г.И., Якушин В.И. Численное моделирование течения жидкого металла в магнитодинамических насосах // «Восьмое Рижское совещание по магнитной гидродинамике». Сб. статей.- ч.З.Рига, 1975, с.40-42.

99. Надежников Н.М., Вилнитис А.Я., Стукен А.А. Односекционный насос однофазного тока. Магнитная гидродинамика, 1972, №1, с. 129-136.

100. Егоров В.Д., Меренков Ю.Ф. Однофазный насос переменного тока с магнитной асимметрией // «Уральская конференция по применению магнитной гидродинамики в металлургии». Сб. статей.- Т.П.- Пермь, 1974,-С. 53-55.

101. Горн Р.К., Полищук В.П., Шеховцев В.И., Яковлев B.C. Исследование полей скоростей и давлений в магнитодинамическом насосе // Магнитная гидродинамика.- 1973.-№1.-С. 105-110.

102. Верте Л.А. Электромагнитный транспорт жидкого металла. -М.: Металлургия, 1965. -236с.

103. Тир JI.JI., Столов М.Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах. М.: Металлургия, 1975. - 224 с.

104. Буцениекс И.Э., Левина М.Я., Столов М.Я., Щербинин Э.В. Исследование движения металла в индукционных канальных печах // Магнитная гидродинамика.- 1980.- №3.- С.123-130.

105. Буцениекс И.Э., Левина М.Я., Столов М.Я., Шарамкин В.И., Щербинин Э.В. О движении металла в индукционных канальных печах под действием электромагнитных сил // Магнитная гидродинамика.- 1977.-№4.-С. 103-106.

106. Левина М.Я., Буцениекс И.Э. Моделирование движения металла в индукционной канальной печи // Электропромышленность. Электротермия, 1978.- вып. 196.- С. 3-4.

107. Буцениекс И.Э., Левина М.Я., Столов М.Я., Щербинин Э.В. Физические основы МГД- и тепловых явлений в индукционных канальных печах. Саласпилс, 1980. - 47 с. //Препринт/Ин-та физики АН Латв.ССР.: ЛАФИ-021.

108. Арефьева А.В., Буцениекс И.Э., Левина М.Я., Столов М.Я., Шарамкин В.И., Щербинин Э.В. Интенсификация тепло и массо обмена в индукционных канальных печах. — Саласпилс, 1981.-48 с.//Препринт/Ин-та физики АН Латв.ССР.: ЛАФИ-021.

109. Серебряков С.П., Васенин В.И., Ковалев Ю.Г. Использование кондукционного насоса при получении титановых отливок // Магнитная гидродинамика.-1977.-№1.- С.139-140.

110. Серебряков С.П., Васенин В.И., Ковалев Ю.Г., Гладышев Г.П. Некоторые вопросы литья титана под электромагнитным давлением // «Применение магнитной гидродинамики в металлургии». Сб. статей. -Свердловск, 1977.- С. 87-92.

111. Сабадырь Н.П., Демин Г.А., Королев В.И. Индукционная канальная печь. Авт. свид. № 460422 (СССР). Опубл. В Б,И., 1975.- №6.

112. Вяткин И.П., Ермаков А.С., Калинин П.А., Столбова А.Д., Хрипченко С.Ю., Пепеляева Г.А. Кондукционный электромагнитный насос рассеянного поля «Тандем» // «Применение магнитной гидродинамики в металлургии». Сб. статей. Свердловск, 1977.- С. 44-45.

113. Вяткин И.П., Столбова А.Д., Мушков С.В. Опыт применения кондукционных МГД-насосов переменного тока в магниевой промышленности //Магнитная гидродинамика.- 1975.- №7.- С.118-128.

114. Хрипченко С.Ю. Некоторые вариации принципа электромагнитного насоса рассеянного поля // «Применение магнитной гидродинамики в металлургии». Сб. статей. Свердловск, 1977.- С. 35-39.

115. Хрипченко С.Ю. Погружной кондукционный МГД-насос без специальных токоподводов к активной зоне // «Семинар по прикладной магнитной гидродинамике» Сб. статей. ч.П, Пермь, 1978.-С.123-125.

116. Хрипченко С.Ю. Электровихревые течения в плоских каналах с ферромагнитными сердечниками // Магнитная гидродинамика.-1984.-№3.

117. Денисов С. А., Долгих В.М., Манн М.Э., Хрипченко С.Ю. Электровихревой способ генерации транзитного течения через плоский МГД-канал // Магнитная гидродинамика 1999. - Т.35.- №1. - С.69-77.

118. Denisov S., Dolgikh V., Khripchenko S. Electrovortex MHD-pumps // Fourth International PAMIR Conference . " Magneto Hydro Dynamic at Dawn of Third Millennium" Presqu' ile de Crieus, France- 2000.-Volume 2.- P. 687-692.

119. Kolesnichenko I, Khripchenko S Mathematical simulation of hydrodinamical processes in the centrifugal MHD-pump// Magnetohydrodinemics.- 2002.-Vol 38.-N4.- P. 39-46.

120. Hartman J., Hg-Dynamics I. Theory of the laminar flow of on electrically cjnductive liquid in a homogeneous magnetic field. Det. Kgl. Danske Videnskab. Math-fys. Medd.- 15.- №6 (1937).

121. Hartman J., Lazarus F. Hg-Dynamics II. Det. Kgl. Danske Videnskab. Math-fys. Medd.-15.- №7 (1937).

122. Повх И.JI., Капуста А.Б., Чекин Б.В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1974. - 240 с.

123. Shercliff J. A. Steady motion of conducting fluids in pipes under transverse magnetic fields. Proceedings of Cambridge philosofical society. London, 1953.- Vol. 49.- №1.- P. 136-144.

124. Рябинин А.Г., Хожаинов А.И. Нестационарные течения жидких металлов в МГД-устройствах. Л.: Машиностроение, 1970. - 143 с.

125. Тананаев А.В. Течение в каналах МГД-устройств. М.: Атомиздат, 1979. -364 с.

126. Роди В. Модели турбулентности окружающей среды // Методы расчета турбулентных течений.- М.: Мир, 1984. 464 с. ( с. 227 . 322 )

127. Куликовский А.Г., Любимов Г.А. Магнитная гидродинамика. -М.:Физматгиз, 1962. 246 с.

128. Лаврентьев И.В. Об усреднении уравнений электромагнитного поля в МГД- устройствах при конечных числах Рейнольдса // Магнитная гидродинамика, 1978.- №3.- С. 92-97.

129. Лаврентьев И.В., Шишко А.Я. Электродинамические процессы в МГД-каналах при больших магнитных числах Рейнольдса // Магнитная гидродинамика, 1980,- №3.- С. 81-106.

130. Валасте Э.В., Веске Т.А. Упрощенный расчет электромагнитных процессов в немагнитном зазоре кондукционного насоса конструкции Кабакова Г.И. // «Труды Таллиннского политехнического института». Сб. статей^Ш.-Таллин.- серия А.- №301.- С. 53-59.

131. Веске Т.А., Таммемяги Х.А. Комплексная мощность и электромагнитные силы кондукционного насоса переменного тока // «Труды Таллиннского политехнического института». Сб. статей. VIII.-Таллин,- серия А.- №301.- С. 61-66.362

132. Миронов О.М. Электромагнитный насос на стягивающем эффекте // Магнитная гидродинамика .- 1966.- №1.- С. 132-136.

133. Гельфгат Ю.М., Петерсон Д.Е., Щербинин Э.В. Скоростная структура потоков в неоднородных магнитных полях // Магнитная гидродинамика.- 1978.- №1.- С. 66-72.

134. Хрипченко.С.Ю. Экспериментальное исследование расширяющегося канала с осевым током. // Магнитная гидродинамика.- 1977.- №2.- С. 134-144.

135. Зимин В.Д., Трошин В.М., Хрипченко С.Ю. МГД-насос с плоским каналом имеющим резкое расширение // «Девятое Рижское совещание по магнитной гидродинамике»,. Сб. статей.-ч.1: Тез.докл. Рига, 1978.- С. 76-77.

136. Баранников В.А., Хрипченко С.Ю. О механизме возникновения транзитного течения в МГД-канале при протекании по нему электрического тока //Магнитная гидродинамика.- 1981,- №1.- С. 132135.

137. Миллере Р., Фрейберг Я. Влияние периодического электровихревого течения на ламинарный поток в трубе //Магнитная гидродинамика.-1980.- №2.- С. 53-56.

138. Фрейберг Я.Ж., Щербинин Э.В. Осесимметричное течение в гофрированной трубе// Магнитная гидродинамика.- 1977.- №4.- С.46-54.

139. Фрейберг Я. Транзитное электровихревое течение в гофрированной трубе с продольным током // Магнитная гидродинамика.- 1978.- №2.-С.27-31.

140. Баранников В.А., Хрипченко С.Ю. Электровихревые течения в плоском закрытом канале // Магнитная гидродинамика.- 1981.-№2. -С.77 -80.

141. Щербинин П., Щербинин Э. Кондукционное перемешивание расплава в осесимметричном магнитном поле // Магнитная гидродинамика.-1994. Т.30.- №2. - С.231-236.

142. Цаплин А.И., Рогачиков Ю.М. Моделирование воздействия роликового электромагнитного перемешивателя в машинах непрерывного литья заготовок// Магнитная гидродинамика.- 1993. -№2. С. 105 - 112.363

143. Цаплин А.И., Манн М.Э., Смирнов А.А. Динамика циркуляции жидкого ядра кристаллизующегося непрерывного слитка при кондукционном перемешивании// Магнитная гидродинамика.- 1991. — №3.-С.97- 102.

144. Дементьев С.Б., Скопис О.М., Щербинин Э.В. Интенсификация процесса перемешивания в электродуговых печах постоянного тока // Магнитная гидродинамика.- 1992. -№1. С.101 - 105.

145. Брыксин В.М., Кабаков З.К., Подорванов А.Г., Самойлович Ю.А., Шифман Э.Р. // Магнитная гидродинамика.- 1988. -№1. С.95 - 98.

146. Мургаш М., Покусова М. Прогрессивный метод перемешивания жидкого металла при непрерывной разливке стали // Магнитная гидродинамика.- 1996. Т.32,- №4. - С.456 -459.

147. Зимин В.Д., Хрипченко С.Ю. Представление уравнений магнитной гидродинамики в двумерном виде для течений в плоских каналах с ферромагнитными сердечниками // Магнитная гидродинамика.- 1979. — №4.-с. 117-122.

148. Альмухаметов В.Ф., Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Математическая модель плоских электровихревых течений вдвухслойной проводящей жидкости // Магнитная гидродинамика.-1988.-№1,- С.137-140.

149. Колесниченко В.И., Пичугин A.M., Хрипченко С.Ю. Численное исследование плоских электровихревых течений в двухслойнойпроводящей жидкости // Магнит. Гидродинамика,- 1989.-№3,- С.64-68.

150. Almukhametov V. F., Krukovsky V. A., Kolesnichenko V. I., Khripchenko S. Yu. Magneto-hydrodynamic Phenomena in Production of Aluminum by Electrolysis// Light metals.- 1990.

151. Хрипченко С.Ю. Электровихревые течения в тонких слоях проводящей жидкости // Магнитная гидродинамика.- 1991.-№1.- С.126-129.

152. Деменьтьев С.Б., Скопис О.М., Щербинин О.В. Интенсификация процесса перемешивания в электродуговых печах постоянного тока // Магнит. Гидродинамика.- 1992.-№1.- С.101 -105.

153. Манн М.Э., Хрипченко С.Ю. Полуэмпирическая модель гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера // Магнит. Гидродинамика.- 1992.-№1.- С.87-95.364

154. Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Вихревое движение жидкости в плоском слое со свободной поверхностью // Магнит. Гидродинамика. -1993.-№2.- С.76-80.

155. Долгих В.М., Хрипченко С. Ю. Электромагнитный спиральный насос // Авторское свидетельство № 913527 (СССР) 1982.

156. Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Экспериментальное исследование вихревых движений жидкости в плоской замкнутой полости// Магнитная гидродинамика.- 1989.-№2.- С.69-72.

157. Almukhametov V. F., Krukovsky V. A., Kolesnichenko V. I., Khripchenko S. Yu. Magneto-hydrodynamic Phenomena in Production of Aluminum by Electrolysis// Light metals.- 1990.

158. Манн М.Э., Хрипченко С.Ю. Полуэмпирическая модель гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера // Магнит. Гидродинамика.- 1992.-№1.- С.87-95.

159. S.Denisov, V.Dolgikh, S.Khripchenko. Electrovortex MHD-pumps // Fourth International PAMIR Conference . " Magneto Hydro Dynamic at Dawn of Third Millennium" Presqu' ile de Crieus.- France.- 2000.- Volume 2 .-P. 687-692.

160. КескюлаВ.Ф. Электромагнитные процессы во вторичной системе индукционного вращения жидкого металла // Труды Таллинского политехнического института.- 1970.-С. 115-124.

161. PartinenJ., SzekelyJ., VivesC., HolappaL. Fluid Flow and Free Surface Phenomena in Rotary Electromagnetic Stirring of a Metallic Melt // ISIJ International.- V. 35.-N3.- P. 292-301.

162. Хрипченко С.Ю. Электровихревые течения в плоских каналах между ферромагнитными массивами //Электровихревые течения./ Под ред. Щербинина Э.В. Рига. - Зинатне, 1985.- С.

163. Альмухаметов В.Ф. Хрипченко С.Ю. Механизмы генерации ЭВТ в ванне электролизера со сплошным анодом // Магнитная гидродинамика.- 1987.-№3.- С.101-104.167.168.

164. Альмухаметов В.Ф., Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Математическая модель плоских электровихревых течений вдвухслойной проводящей жидкости// Магнитная гидродинамика.-1988.-№1.- С. 137-140.

165. Kolesnichenko, R.Khalilov, S.Khripchenko "Vortical flow of conducting fluid driven by an alternating magnetic field in a plane channel", Magnetohydrodynamics, 2007, vol.43, No.l, pp.45-52 .

166. S.Denisov, V.Dolgikh, S.Khripchenko. Electrovortex flow in channel. // International Workshop on Measuring Techniques for Liquid Metal Flows. Wissenschaftliq Technisch Berichte FZR-278 November 1999 .- P. 292295.

167. Kolesnichenko, S.Khripchenko, D.Buchenau, G.Gerbeth. Flow in a square layer of conducting liquid // Magnetohydrodinamics. — 2005. —Vol. 41. — No. 1. —P. 39-51.

168. Хрипченко С.Ю. Границы применимости безындукционного приближения для электровихревых течений в плоских каналах междуферромагнитными сердечниками // Магнитная гидродинамика.- 1981.-№4.

169. Хрипченко С.Ю., Баранников В.А. О механизме возникновения транзитного течения в МГД-канале при протекании по немуэлектрического тока //Магнитная гидродинамика. -1981.-№1.

170. Кирко И.М., Альмухаметов В.Ф. Хрипченко С.Ю. Физическое моделирование неустойчивого состояния границы раздела электролитметалл в мощных алюминиевых электролизерах// Доклады АН. 1988. -Т.302.-№4. - С.845-847.

171. Альмухаметов В.Ф., Крюковский В.А., Деркач А.С., Хрипченко С.Ю. Циркуляционные течения жидкого металла в алюминиевомэлектролизере // Цветные металлы.- 1988.- №10.- С.64-67.366

172. Альмухаметов В. Ф., Деркач А. С., Крюковский В. А., Колесниченко В. И., Хрипченко С. Ю Электролизер для получения алюминия. // Авт. свид. SU 1693126 А1 С25 С3108 от 23.11.91 .

173. Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Колебание поверхности жидкогокатодного алюминия // // Магнитная гидродинамика,-1989.-№3.-С.125-127

174. Колесниченко В.И., Пичугин A.M., Хрипченко С.Ю. Влияние различных факторов на колебание границы раздела электролитметалл в алюминиевом электролизере// Цветные металлы.- 1990.- №1.-С.58-60.

175. Kolesnichenko I, Khripchenko S MHD-instability of an equilibrium state of a thin conductive liquid layer surface //Magnetohydrodinemics.- 2001.- Vol 37.- N 4.- P. 367-372.

176. S. Khripchenko and I. Kolesnichenko. Surface instability of the plane layer of conducting liquid. // 5-th International Conference on Fundamental and Applied MHD. Proceedings. Ramatuelle (France). — 2002. — P. II-119-125.

177. Kolesnichenko I., Khripchenko S. Surface instability of the plane layer of conducting liquid // Magnetohydrodinamics. — 2003. — Vol. 39. — No. 4. — P. 427-434.

178. Альмухаметов В.Ф., Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Математическая модель плоских электровихревых течений вдвухслойной проводящей жидкости// // Магнитная гидродинамика.-1988.-№1.- С.137-140.

179. Альмухаметов В.Ф. Хрипченко С.Ю. Электродинамическая модель перемешивателя трансформаторного типа жидкого ядра слитка// Магнитная гидродинамика.- 1987.- №2.- С.141-142.

180. S.Khripchenko, S.Denisov, V.Dolgikh, I.Kolesnichenko The windingless MHD-pump "Push-Pull"// The 5 th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials.- 2006.- Sendai.- Japan.- ISU.-Proceedings. P. 837-840.367

181. Долгих В.М., Кирко И. М., Хрипченко С. Ю. Электромагнитный спиральный насос // Авторское свидетельство № 786807 (СССР) 1980.

182. Борисов В.Г., Юдаков А.А., Хрипченко С.Ю., Денисов С.А., Зайцев В.Н. Устройство для введения мелкодисперсных компонентов в матричный металлический расплав//Патент RU № публикации 2144573 от 20.01.2000 заявка №95109789/02 от 27. 06.1995.

183. Рябинин А.Г., Хожаинов А.И. Турбулентное течение электропроводной жидкости в трубах прямоугольного сечения под действием электромагнитных сил // ЖТФ АН СССР.- М., 1963.- Т.ЗЗ.- № 1.- С.80 -89.

184. Баранников В.А., Зимин В.Д. Неустойчивость покоя изотермической проводящей жидкости в щели ферромагнитного массива при протекании электрического тока // Магнитная гидродинамика.- 1982.-№2.-С. 117-122.

185. Зимин Э.П. Некоторые решения системы уравнений, описывающей одномерные течения магнитной гидродинамики // «Вопросы магнитной гидродинамики и динамики плазмы». Сб. статей.- Т.2.- Рига, 1962, С. 113-124.

186. Битюрин В.А., Любимов Г.А. Квазиодномерный анализ течения в канале МГД-генератора // МЖГ.-1962.- Т.7.- №5.- С. 974 986.

187. Лиелаусис О.А. Гидравлика жидкометаллических МГД-устройств.-Рига: Зинатне, 1967.-195 с.

188. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.- М.: Наука, 1974. -712с.

189. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа.- М.; Наука, 1987,- 840с.

190. Крюковский В.А. О создании высокоэффективных мощных алюминиевых электролизеров //Цветные металлы. -1987.-№10.-С. 7379.

191. Коробов М.А., Янко Э.А. Особенности теплопередачи в алюминиевом электролизере //Цветные металлы.- 1966.- №11- С.59-63.

192. Бояревич В. Магнитогидродинамические волны границы раздела и распределение возникающего тепла, обусловленные динамическим взаимодействием токов в алюминиевом электролизере // Магнитная гидродинамика. 1992. - №4. - С.47-55.

193. Меерович Э.А. Магнитное поле и электродинамические силы в зоне расплава мощных электролизеров //Академия наук СССР.- 1962.

194. Дограмаджи М.Ф., Гефтер С.Э. Волнение расплавленного металла в алюминиевых электролизерах //Цветные металлы.- 1965.- №9.- С.49.

195. Форсблат Г.В. Некоторые случаи влияния электромагнитных полей на работу алюминиевых электролизеров. Цветные металлы.- 1956.- №3.-С.63

196. Сираев Н.С., Калужский Н.А., Циплаков A.M. Циркуляция электролита и металла в алюминиевых электролизерах различной мрщности и конструкций //Цветные металлы.- 1983.-№9.-С.37.

197. Абрамов А.А., Скворцов А.П., Пряхин Г.С. Анализ причин нестабильности работы мощных алюминиевых электролизеров // Цветные металлы. 1985. - №6. - С.44-47.

198. Sele Т. Instabilitis of the metal surface in electrolytic alumina redaction cells. Met. Trans., vol.8B (1977).- P. 613-618.

199. Moreau R.J., Ziegler D. Stability of aluminum cells a new approach. -Light Metals.-1986.- P. 359-364.

200. Urata.N. Magnetics and metal pad instability. Light Metals.- 1985.- P. 581589.

201. Снейд А.Д., Ванг А. МГД-неустойчивость в алюминиевых электролизерах //Магнитная гидродинамика.- 1996. Т.32.- №4. - С. 487-493.369

202. Kurenkov A., Thess A., Zikanov O., Segatz M., Droste Ch., Vogelsang D. Stability of aluminum reduction cells with mean flow // Magnetohydrodynemics.-2004.- Vol.40.- No. 2.- P. 203-212.

203. Munger D., Vincent A. Direct simulation of VHD instabilities in aluminum reductijn cells //Magnetohydrodynemics.- 2006.- Vol.42.- No.4.- P. 417 -425.

204. Скворцов А.П., Абрамов A.A., Деркач A.C., Спуцкий И.З., Ципкин М.Г. О характере распределения тока по анодам алюминиевого электролизера //Цветные металлы. 1985. - №5. - С. 53-55

205. Белянин А.И. и др. Распределение тока в расплавленном алюминии в зависимости от типа ошиновки алюминиевого электролизера // Цветные металлы. 1966.- №2.- С.51.

206. Сираев Н.С., Дымов В.Н., Деркач А.С. Экспериментальное исследование магнитных полей и скоростейц движения расплава в алюминиевых электролизерах различного типа и мощности // Цветные металлы.- 1985.

207. Абрамов А.А., Скворцов А.П., Пряхин Г.С. Анализ причин нестабильности работы мощных алюминиевых электролизеров // Цветные металлы.- 1985.- №6.- С. 44-47

208. Пеце Ц. Особенности технологического происхождения колебания напряжения на алюминиевых электролизерах // Бюллетень МТС СЭВ по производству алюминия из глинозема. Будапешт, 1978.- №7. - С. 79-100.

209. Ewans J. Zundelevich Y., Sharma D. A matematical model for prediction of currents, magnetic fields, melt velocities, melt topography and current efficiency in Hall-Herault cells. Metall. Trans.-1981.- vol. 12B.- P. 353360 .

210. Горбачев E.B., Щербинин Э.В. О моделировании магнитогидродинамических процессов в алюминиевых электролизерах // Магнитная гидродинамика. 1990. - №3. - С. 107 -114.

211. Электролизер для получения алюминия. Авт. свидет. №119682, 1958 (СССР).

212. Способ непрерывного питания алюминиевых электролизеров глиноземом. Авт. свидет. №183953, 1966 (СССР).370

213. Алюминиевый электролизер с верхним подводом тока к аноду. Авт. свидет. №134025, 1960. (СССР).

214. Электролизер для получения алюминии. Авт. свидет. №188016, 1966 (СССР).

215. Способ отвода тепла от катодов алюминиевых электролизеров большой мощности. Авт. свидет. №203268,1967 (СССР).

216. Ошиновка торцевых алюминиевых электролизеров. Авт. свидет. №327836, 1977 (СССР).

217. Способ ошиновки алюминиевых электролизеров. Авт. свидет. №461662, 1977 (СССР).

218. Устройство для компенсации магнитного поля в серии алюминиевых электролизеров. Авт. свидет. №682141, 1979 (Франция).

219. Способ обеспечения симметрии вертикальной состаляющей магнитного поля в электролизерах для получения алюминия. Авт. свидет. 31093255, 1984 (Франция).

220. Ошиновка алюминиевых электролизеров. Авт. свидет. №1082329, 1984 (Швейцария).

221. Способ управления работой алюминиевого электролизера. Авт. свидет. №1234453, 1986 (СССР).

222. Способ электролитического получения алюминия. Авт. свидет. №1054451, 1983 (СССР).

223. Способ работы алюминиевого электролизера. Авт. свидет. №1011733, 1986 (СССР).

224. Бояревич В. Математическая модель МГД-процессов в алюминиевом электролизере // Магнитная гидродинамика. 1987.- №1.- С. 107-115.

225. Проворова О.Г., Пингин В.В., Овчинников В.В., Пискажова Т.В., Горин Д. А. Математические модели физических полей в электролизере содерберга //Магнитная гидродинамика. 1998. - Т.34 .-№4. - С.375 -385.

226. Горбачев Е.В., Чайковский А.И., Щербинин Э.В. Некоторые аспекты гидродинамики алюминиевых электролизеров // Цветные металлы. -1988.- №10. С.67-69.371

227. Кутин В.А., Кирко И.М., Деркач А.С. Аппроксимация измерений магнитного поля и скорости течения металла в электролизерах типа OA //Цветные металлы. 1988. - №9. - с.52.

228. Сираев Н.С., Дымов В.Н., Деркач А.С. Исследование магнитных полей и скоростей движения раслава в алюминиевых электролизерах // Цветные металлы. 1986. - №4. - С. 42-46.

229. Ewans J.W., Zundelevich I., Sharma D. Metalurgical transactions. -American society for metals and the Metalurgical society of AJME. 1981. -V.12B.-P. 353.

230. Urata N., Arita Y., Ikench H. Magnetic field and flow pattern of liquid aluminum in the redactions ctlls // Light metals AIME. 1975. - V. 1. - P. 233-250.

231. Альмухаметов В.Ф., Колесниченко В.И., Хрипченко С.Ю. Колебание границы раздела двухслойной жидкости под действием планарных вихревых течений // «Проблемы стратифицированных течений» Сб. статей. Саласпилс, 1988. - ч.1. - С. 154-157.

232. Камешкин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1988. - 264с.

233. Сираев Н.С, Калужский Н.А., Циплаков A.M. Циркуляция металла в алюминиевых электролизерах различной мощности и конструкций // Цветные металлы. 1983. - №9. - С.37.

234. Каменская Н.П., Колесникова О.Д., Щифрин И.Н. Применение электромагнитного перемешивания при непрерывной разливке стали // Обзорная информация. Ин-т «Черметинформация»/ Сер. Сталеплавильное производство. М.- 1985.- вып. 2.- 27с.

235. Партинен Я., Терхо К., Холаппа JI. Предсказание скоростей потока линейного перемешивания при непрерывной отливке блюмов // Магнитная гидродинамика. 1996. - Т.32. - №4.-С. 465 - 471.

236. Цаплин А.И., Манн М.Э., Смирнов А.А. Динамика циркуляции жидкого ядра кристаллизующегося непрерывного слитка при кондукционном перемешивании // Магнитная гидродинамика. 1991. -№3. - С. 97- 102.

237. Субоч В.Д., ФедотовВ.М., Тихонов Н.И. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой фазы непрерывного слитка. Авт. свидет. №1036440. СССР. - 1983.372

238. Федотов В .М., Субоч В.Д., Тихонов Н.И.,Самойлович Ю.А., Ясницкий Л.Н. Физическое моделирование процесса кондукционного перемешивания расплава в незатвердевающей части непрерывного слитка //Магнитная гидродинамика. 1984. - №4. - С.95 - 100.

239. Якоби X., Штеффен 3. Электромагнитное перемешивание на МНЛЗ // Черные металлы. 1972. -№22. -С. 36-47.

240. Любимов Д.В., Путин Г.Д., Чернатынский В.И. О конвективных движениях в ячейке Хеле-Шоу . ДАН. - 1977. - Т. 235. N 3. С. 554556.

241. Плешанова Л.А. Автоколебания в системе четырех вихрей // Изв. АН

242. СССР, ФАО. 1982. - Т. 18.- N 4.- С. 339-348.

243. С.Ф. Белов, А.Ф. Гладнева. Оценка взаимодействия оксидов металлов с расплавленными фторидами. // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия.-1981.- 4.- С. 29-32.