МГД-процессы, обусловленные переменным магнитным полем в каналах технологических устройств тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукописи /

Халилов Руслан Ильдусович

МГД-ПРОЦЕССЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ПЕРЕМЕННЫ^ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ В КАНАЛАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

01 02 05 — Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь - 2007

003061556

На правах рукописи

Халилов Руслан Ильдусович

МГД-ПРОЦЕССЫ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ В КАНАЛАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

01 02 05 Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2007

Работа выполнена в Институте Механики Сплошных Сред УрО РАН

Научный руководитель

Официальные оппоненты

кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник Хрипченко Станислав Юрьевич

доктор технических наук профессор Цаплин Алексей Иванович

кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник, Баранников Владимир Александрович

Ведущая организация

Московский энергетический институт

Защита состоится 20 сентября 2007 в 11 ч 00 мин на заседании Диссертационного совета Д 004 012 01 при Институте Механики Сплошных Сред УрО РАН но адресу 614013, г Пермь, ул Академика Королева 1 тел (342) 2378388, факс (3422) 2378487, сайт www icmm ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМСС УрО РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

Березин И К

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В настоящее время магнитогидродиыамические (МГД) устройства и технологии управления потоками проводящей жидкости получили широкое распространение в различных областях техники В частности, в металлургической промышленности они используются для транспортировки, очистки, дозирования и прочих операций с расплавленными металлами При этом, многие МГД-устройства оперируют с плоскими слоями жидкого металла Одной из причин использования плоских слоев является возможность снизить габариты и затраты энергии для генерации в них электромагнитных сил необходимой интенсивности, что применяется, например, в ряде конструкций МГД-насосов В некоторых процессах таких, как непрерывное литье стали и электролиз алюминия, плоский слой изначально является особенностью технологии С развитием промышленности возникает потребность в разработке новых МГД-устройств и усовершенствовании уже имеющихся устройств и технологий Поэтому, изучение процессов, происходящих в слоях проводящей жидкости под действием электромагнитных сил, имеет большое как научное, так и практическое значение

В ряде технологических процессов используются течения, возникающие при взаимодействии внешнего переменного магнитного ноля, пронизывающего плоский слой в поперечном направлении и индуцированных этим полем токов При взаимодействии тока и магнитного поля в слое генерируются объемные силы, приводящие к вихревому течению С появлением современных и точных лабораторных приборов появилась возможность более полно исследовать и понимать процессы, происходящие в проводящей жидкости, находящейся в плоском канале под воздействием внешнего переменного магнитного поля Это в совокупности с теоретическими моделями дает эффективный метод исследования, позволяющий подбирать из широкого диапазона параметров наилучшие Таким образом теоретическое и экспериментальное изучение МГД-процессов, связанных с магнитовихревыми течениями, построение математических моделей позволяющих производить многовариантные исследования, а также тестирование этих моделей путем сравнения результатов расчетов и экспериментов, является актуальной задачей

" Целью работы является исследование МГД-процессов, происходящих в плоском слое проводящей жидкости под воздействием внешнею магнитного поля, пронизывающего слой в поперечном направлении, использование исследуемых процессов и закономерностей для расчета и создания новых МГД-устройств для управления потоками жидкого металла, исследование поведения переменного магнитного поля токового кольца вблизи конечного цилиндрического проводящего тела

Научная новизна работы

1 Экспериментально исследована эволюция четырехвихрево1 о течения (вызванного воздействием переменного магнитного поля, нормального плоскости слоя) в ограниченном плоском слое проводящей жидкости со свободной и закрытой верхней поверхностью Экспериментально обнаружено, что течение с закрытой верхней поверхностью является более устойчивым, чем со свободной верхней поверхностью

2 Предложена новая конструкция индукционного насоса, основанная на генерации двухвихревого течения в плоском канале переменным магнитным полем Новизна конструкции подтверждена патентом

3 Трехмерные уравнения электродинамики редуцированы в двумерные (с использованием функции рассеяния магнитного поля и закона полного тока) для описания электродинамических характеристик в плоском проводящем слое, помещенном в зазор между иолюсами ферромагнитного сердечника, создающего переменного магнитное поле

4 Предложен новый способ бесконтактного определения уровня жидкого металла в цилиндрическом объеме Новизна конструкции подтверждена патентом

Защищаемые положения

1 Математическая модель для описания электродинамических характеристик процессов в плоском проводящем слое иод действием внешнего переменною магнишого поля пронизывающего слой в поперечном направлении основанная на редукции трехмерных уравнений электродинамики в двумерные (с использованием закона полного тока и функции рассеяния магнитного поля), позволяющая расчитывать технические характеристики индукционных МГД устройств с плоским каналом

2 Результаты теоретическою и экспериментальною исследования вихревых течений, генерируемых в плоском проводящем слое переменным магнитным полем, пронизывающим слой в поперечном направлении

3 Система бескотакгною измерения уровня жидкою металла в цилиндрической емкости, основанная на результатах теоретического и экспериментального исследования поведения магнитного поля токового кольца вблизи конечною цилиндрического проводящего тела

Практическая ценность

1 Рез^лыагы численных и экспериментальных исследований характеристик индукционных МГД насосов могут быть использованы при создании новых; индукционных МГД устройся Предполахается в дальнейшем использовать разработанную математическую модель при проектировании МГД насосов и перемешивагелей для жидких металлов

2 Результаты исследования эволюции магнитного поля токового кольца вблизи цилиндрического массивного проводящего тела использованы при разработке устройств для определения уровня жидкого магния в реторте восстановления титана на Березниковском титано-маншевом комбинате

Работы выполнялась в рамках проектов РФФИ 04-01-08024-офи_а и 04-01-97501-р_офи

Достоверность результатов Для проверки адекватности численных расчетов объемных электромагнитных сил полученных с помощью математической модели были использованы эксперименхальные данные а также некоторые результаты аналитического решения задач в простых постановках Расчеты реальных процессов сравнивались с экспериментальными исследованиями Результаты расчетов и экспериментов хорошо согласуются

Апробация рабохы Основные результаты приведенные в диссертации докладывались и обсуждались на международной конференции FLOWCOMAG, Дрезден, Германия, 2QU4i, на международной конференции "Пермские динамо дни" Пермь, 2005г, на Шесхой международной конференции по фундаментальной и прикладной мапшхной гидродинамике «PAMIR», Рига, Латвия, 2005г, на Пятой международной конференции «Электромагнитная обрабохка материалов», Сендай Япония, 200Gi , на международной конференции «XVII сессия Международной Школы по моделям механики сплошных сред», Казань, 2004г, на Всероссийской конференции молодых ученых «Математичское моделирование в естественных науках» Пермь, 2004 2005 и 2006гг, на юродской конференции молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах» Пермь, 2006х , на IX Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Акхуальные вопросы теплофизики и физической хидрохазодпнамики» Новосибирск 2006г, на I Международной научно-технической конференции молодых специалистов Березники, 2006г, на Пятнадцатой зимней школе по механике сплошных сред и школе молодых >ченых по механике сплошных сред, Пермь, 2007х , на международной

конференции посвященной измерениям характеристик потока жидкого металла, Дрезден, Германия, 2007г

Публикации По теме диссертации опубликовано 7 работ

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и списка цитируемой литературы (109 наименований) В работе приводится 69 рисунков Общий объем диссертации составляет 132 страницы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор литературы, посвященной исследованиям явлений происходящих в слое проводящей жидкости под воздействием магнитного поля Уделено внимание работам, посвященным вихревым течениям в плоском проводящем слое под действием внешнего переменного магнитного поля, нормального плоскости слоя Приведен обзор исследований технологических устройств, основанных на МГД процессах в каналах с жидким металлом под действием переменного магнитного ноля

Вторая глава посвящена выводу системы приближенных уравнений, описывающих электродинамические процессы, происходящие в плоском проводящем слое под действием внешнего переменного магнитною поля, нормального плоскости слоя (рис 1) Данная глава включает в себя концептуальную и математическую постановку задачи В концептуальной постановке описаны варианты размещения прямоугольного проводящего слоя относительно полюса С-образного сердечника В проводящем слое в зависимости от варианта размещения проводящего слоя относительно полюса индуктора генерировалось либо двух- либо четырехвихревое течение (рис 2)

Рис 1 МГД-слой 1 - С-образный сердечник, 2 - катушки подмагничивания, 3 - плоский проводящий слой

Рис 2 Схематические изображения взаимного расположения С-образного сердечника и проводящего слоя Жирными стрелками показаны объемные электромагнитные силы, пунктиром -- линии тока

Рассмотрен способ перехода от трехмерных уравнений к двумерным, описывающим электродинамические процессы в плоском проводящем слое, помещенном в зазор ферромагнитного сердечника, создающего переменное магнитное поле Уравнения используют закон полного тока и функцию рассеяния магнитного ноля Для определения функции рассеяния магнитного поля решается трехмерная задача о распределении магнитного потенциала С помощью данной математической модели можно определить распределение объемных электромагнитных сил в плоском проводящем слое, находящемся под воздействием внешнего неременного магнитного поля направленного перпендикулярно плоскости слоя Также можно исследовать распределение магнитного поля и индуцированных юков (рис 3) Математическая модель позволяет учесть наличие верхней и нижней проводящей стенки (с проводимостью стенки отличной от проводимости рабочего слоя)

Рис 3 Распределение магнитного поля в зазоре С-образного сердечника Точки - эксперимент, линии - расчет

[ Аф = сгш (В0 + Вт<г) 'Ф = Вт(/

I <рац о

где 1р функция рассеяния магнитного поля, <5 величина немагншною зазора, <1 - толщина проводящего слоя, ¿¿о магнитная проницаемость вакуума

Рассмо грена система приближенных уравнений, описывающих гидродинамические процессы, происходящие в плоском слое Описан переход 01 1рсхмерной постановки задачи к двумерной с использованием приближения тонкого слоя (или «мелкой воды») Применяется элементарная полуэмпирическая модель турбулентности В результате используются двумерные уравнения в рамках «безындукционного» приближения для описания турбулентного течения проводящей жидкости

д;у, + = -дгр + д]у% + + к2\у\ьг + 5/„ (г^) = {1 2},

в которое входят поле локального расхода V и интегральные по высоте слоя давления р и электромагнитной силы f

<7 = ЦиН?<1г, = 2(&/= 2КШН)^0. I де /л - профиль скорости турбулентного течения

В третьей главе описаны процессы, происходящие в плоских МГД каналах, которые являются элементами технологических устройств

В и 3 1 описаны исследования индукциопнм о МГД перемешивателя В разделе подробно рассматриваются магнитовихревые течения в плоском слое составляющие основной принцип работы перемешивателя

Описаны исследования вихревых течений в плоских слоях проводящей жидкости, возбуждаемых при помощи внешнего переменного магнитного поля направленного перпендикулярно плоскости слоя Исследована эволюция четырехвихревого течения в зависимости 01 1еомехрических параметров проводящего слоя и интенсивности воздойг гвия внешнею переменного малинного поля Эксперимент проводился с галлиевым сплавом помещенным в плексигласовую кювету размерами 0 2 х О 1 м Толщина слоя варьировалась в диапазоне 0 0060 014 м Кювета помещалась в зазор С-образною сердечника таким образом чтобы полюс сердечника находился в центре (рис 4)

При увеличении магнитного поля наблюдалось три состояния системы че!ырехвихревое течение с ней змеиными формами вихрей

а

Рис. 4. Четырех в их ре нос МВТ: а расчет, Ь эксперимент-.

четырехвихревос течение с попеременным усилением интенсивности диагональных вихрей; трансформация четырехвихревого течения в трехвихревое. Переход 01 первого состояния во второе регистрировалось с помощью коидукциоиного датчика скорост и, размещенною таким образом, чтобы от перехода системы от одного тшй к другому менялся характер сигнала. Выло обнаружено, что четырехвнхревое течение при увеличении магнитного ноли дольше сохраняло свою структуру при меньшей толщине слом при наличии верхней крышки -

Для обнаружения порогового значения внешнего поля, при котором начинаются колебания вихревого течения, проводились измерения поля скорости с помощью кондукцшшного датчика скорости, состоящего из постоянного магнита и двух контактов. Регистрируемая датчиком, разность потенциалов между контактами пропорциональна среднему значению компоненты скорости, нормальной отрезку, соединяющему эти контакты.

В П.З.2. рассмотрено устройст во маттIнтовихревого насоса (рис. 5 а). В таком насосе переменное магнитное ноле индуцирует ток непосредственно

!

Рис. 5. а мап-штовмх1>ений насос. Ь (эксперимент)

р асход в о-на п ор ная хар я кте рм с т I жа

насоса, 2 - замыкающая шина, 3 полюсы С-образного сердечника

в плоском канале (помещенном в зазор С-образного сердечника), где он, взаимодействуя с магнитным полем, генерирует объемные магнитные силы, которые раскручивают жидкий металл производя насосный эффект Изготовлена экспериментальная модель насоса, характеристики которой рассчитывались и исследовались на галлиевом контуре (рис 5 Ь)

В п 3 3 рассмотрено устройство индукционного МГД-насоса с замыкающей шиной Описана принципиальная конструкция насоса В таком насосе переменное магнитное иоле, нормальное плоскости канала, создается С-образным ферромагнитным сердечником Электромагнитная асимметрия, приводящая к направленной вдоль канала результирующей электромагнитной силы, достигалась с помощью замыкающей шины (рис 6)

Теоретически исследована зависимость суммарной электромагнитной силы от геометрических и электромагнитных параметров насоса

Рис 7 Генерация «бегущего» магнитного поля 1 - С-образные сердечники, 2 - катушки иодмагничивания, 3 - плоский проводящий слой

200

0 02 О 04 0 06 0 08 0 1 0 12 0 14 0 16

В,Т1 Ь

Рис 8 а - расходно-напорная характеристика 1-ой модели насоса (эксперимент), Ь - давление в стопорном режиме, создаваемое 2-ой моделью насоса (точки - эксперимент, сплошная линия - расчет)

В п 3 4 описано исследование процессов в МГД-каналах индукционно! о насоса бегущего поля Бегущее магнитное поле создают 6 С-образных сердечников, охватывающих канал (рис 7)

Подключение к трехфазной сети осуществляется таким образом, чтобы разность фаз между соседними сердечниками составляла тс/3 Изготовлены две экспериментальные модели насоса, отличающиеся геометрическими размерами характеристики первой модели исследовались на галлиевом контуре с каналом из нержавеющей стали (рис 8 а), вторая модель исследовалась лйшь в стопорном режиме (рис 8 Ь)

Четвертая глава посвящена задаче контроля уровня жидкого металла в объеме

Описано современное состояние проблемы контроля уровня жидкого магния в реторте металлотермического восстановления титана на Березннковском титано-магниевом комбинате

Приведен нринцип измерения уровня жидкого меаалла в цилиндрическом объеме, основанный на особенности распределения переменного магнитного ноля витка с током вблизи конечного проводящего цилиндра (рис 9)

Описана математическая модель, позволяющая расчитывать распределение магнитного поля токового кольца вблизи проводящего цилиндрического тела конечной длины

Приведен алюритм определения уровня жидкого металла путем сведения методом наименьших квадратов расчетной зависимости

z

Проводящее тело

Рис 9 Просгейший способ и змерения уровня жидкого металла

распределения э д с к экспериментальной и соответствующего пересчета положения уровня метал ча (рис 10)

Исследована точноегь определения уровня жидкого металла в зависимости от случайных внешних факторов Случайная величина распределенная по нормальному закону, вносится в измеряемый сигнал и определяется истинность положения границы жидкого металла Исследуется точность определения уровня металла от количества пар витков (рис И а), от величины вносимого шума (рис lib)

Приведено описание лабораторной экспериментальной модели системы определения уровня жидкого металла Лабораторная модель содержала 20 датчиков вместо жидкого магния использовался алюминиевый цилиндр диаметром 150 мм (рис 12) Перемещение системы датчиков' относительно неподвижного цилиндра осуществлялось

Рис 10 Аппроксимация расчетной зависиыост по псевдоэкспериментальным точкам Сплошная линия - расчетная кривая пунктирная линия аипроксимационная кривая • исевдоэксперимешальпые г очки

8 Ю К

ЫишЬсг о1" жато

0.1Н 0.035 ооэ 0.025 0.02 0,015 0.01 О 005 О

0 л

(»хспкргя ^ 8 •

Южчмда Лл

Рис. 11. а погрешность измеряемого уровня жидкого металла в зависимости от количества датчиков, Ь погрешность измеряемого уровня жидкого металла в зависимости от вносимого в сигнал шума.

с помощью штатива. Частота тока, питающего возбуждающие витки, варьировалась в пределах 20 Гц-20 КГц. На лабораторной модели исследовалось влияние экранирующей проводящей внешней оболочки на алюминиевом цилиндре (моделировалось влияния станки реторты, выполненной из нержавеющей стали) и влияние ферромагнитного экрана, полностью охватывающего систему датчиков (моделировалось влияние кожуха печи, выполненного из черной стали). Из проведенных •экспериментом можно сделать вывод о том, что в заводских условиях при частоте питающего тока 50 Гц для возбуждаю тих витков стенка реторты с толщиной 20 мм практически не влияет на точность определения уровня металла.

Описаны экспериментальные исследования системы определения уровня жидкого магния в условиях опытного цеха А'- 39 Берез пи ко веко г о

Рис. 12. я Экспериментальная установка, Ь - схема установки-

титано-магниевого комбината В монтажный стенд были вмонтированы 8 пар витков

Эксперимент проводился на жидком магнии, помещенном в рабочую реторту Перемещение уровня жидкого магния относительно системы датчиков осуществлялось подъемом/опусканием всей реторты с помощью цехового крана Перемещение реторты фиксировалось с помощью лазера на вертикальном штативе с линейкой Среднеквадратическое отклонение уровня магния составило 9 мм (рис 13)

Рис 13 Измерения уровня жидкого магния в реторте на ОАО "АВИСМА" Ось х - положение уровня магния, измеренное с помощью линейки, ось у - положение уровня, полученное с помощью измерительной системы, — предельная прямая

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Разработана математическая модель позволяющая рассчитывать объемные электромагнитные силы в плоском проводящем слое, помещенном в поперечное переменное магнитное поле Модель позволяет учесть наличие верхней и нижней проводящей стенок (с проводимостью отличной от проводимости слоя), и описывает распределение переменного индуцированного тока и магнитного поля в проводящем слое

2 Теоретически и экспериментально исследована функция рассеяния магнитного поля в зазоре С-образного сердечника Исследовано как распределение магнитного шля, созданного с помощью катушек подмагничивания на С-образном сердечнике так и индуцированного магнитного поля с помощью пластины с током помещенной в зазор С-образного сердечника

3 Теоретически и экспериментально исследована результирующая сила действующая на проводящую пластину, помещенную в зазор С-образного сердечника Изучено влияние результирующей силы

в зависимости от интенсивности магнитного поля, толщины и проводимости пластины Показана адекватность математической модели расчета объемных электромагнитных сил экспериментальным данным

4 Экспериментально и теоретически исследована трансформация магнитовихревого течения как со свободной так и с закрытой верхней поверхностью Построена карта режимов четырехвихревого течения в плоскости двух параметров, характеризующих интенсивность воздействия (величина переменного магнитного поля) и геометрические параметры (толщина плоского слоя) Экспсримешально подтверждено, что четырехвихревое дольше сохраняет свою структуру в кювете с закрытой верхней поверхностью

5 Проведен комплекс экспериментальных исследований работы индукционных МГД-насосов Найдены наилучшие конфигурации МГД-канала и наиболее удачные конструкции индуктора данного устройства

6 На основе исследований двухвихревого МВТ-течения с закрытой верхней поверхностью создан новый МГД-насос, названный «Магииговихревой насос» Конструкция насоса защищена патентом

7 Исследована эволюция переменного магнитного поля токового кольца вблизи цилиндрического проводящего тела На основе этих исследований создана система измерения уровня жидкого магния в реторте восстановления титана Конструкция данной системы защищена патентом

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях

1 Халилов Р И Хрипченко С Ю, Денисов С А Магнит о: идродинамический насос Патент РФ N° 2285999 Приоритет изобретения 9 03 05 г Зарегистрирован в государственном реестре изобретений РФ 20 10 06 г

2 Халилов Р И , Хрипченко С Ю , Фрик П Г , Степанов Р А Устройство для определения уровня расплавленного металла Патент РФ № 2287782 Приоритет изобретения 28 04 05 г Заре1исарирован в государственном реестре изобретений РФ 20 10 06 г

3 Халилов Р И , Степанов Р А , Фрик П Г Хрипченко С Ю Электромагнитные измерения уровня жидкого металла в замкнутых объемах / / Измерительная техника — 2007 — № 8 — С 41-44

4 Колесниченко И В , Халилов Р И , Хрипченко С Ю Магнитовихревос течение в плоском прямоугольном слое проводящей жидкости // Гидродинамика Межвузовский сборник научных трудов Пермский университет Пермь Выпуск 14 — 2004 С 120-129

5 Kolesnichenko I Khalilov R Khripchenko S Vortical flow of conducting fluid dt lveii by an alternating magnetic field m a plane channel / / Magnetohydrodynamicb - 2007 - Vol 43 - No 1 - P 51-58

6 Khripchenko S Khalilov R , Kolesnichenko I Vortex flows genei ated by varying magnetic held in a conducting fluid layer // Fundamental and applied MHD, Joint 15-th Riga and 6-th PAMIR International confeience, Riga Jui mala. Latvia - Tune 27 - July 1 2005 ~V2 -P 95-98

7 FrickP Khalilov R Khnpchenko S , Solod A , Stepanov R Diagnostic of Liquid Metal Surface in Metalluigical Vessels using Alternating Magnetic Fields // EPM 2006 The 5th International Symposium on Electromagnetic Processing of Matenals — October 23-27 2006 — Sendai — Japan - P 751-753

Подписано в печахь 18 07 07 Формат 60x84/16 Уел печ л 1 0 Тираж 100 экз Заказ № 403 614990, 1 Пермь, ул Букирсва 15 Типография Пермского шсуниверситета

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Применение магнитной гидродинамики в металлургии

1.1.1 Индукционные насосы бегущего магнитного поля

1.1.2 Индукционные насосы трансформаторного типа

1.1.3 МГД перемешиватель.

1.2 Процессы в плоских слоях проводящей жидкости под действием внешнего переменного магнитного поля, направленного нормально слою.

1.3 Выводы по главе.

2 Математическое моделирование процессов, происходящих в плоских слоях проводящей жидкости под действием переменного магнитного поля, нормального плоскости слоя

2.1 Постановка задачи.

2.2 Уравнения для определения электромагнитных сил.

2.2.1 Учет наличия стенок с проводимостью, отличной от проводимости рабочего тела.

2.2.2 Определение функции рассеяния магнитного поля

2.2.3 Экспериментальное исследование функции распределения магнитного ноля в зазоре ферромагнитного сердечника.

2.2.4 Электромагнитная сила, действующая на пластину в зазоре индуктора (тестовый эксперимент).

2.3 Уравнения гидродинамики для тонкого слоя проводящей жидкости.

2.4 Выводы по главе.

3 МГД устройства

3.1 МГД перемешиватель.

3.1.1 Магнитовихревые течения в плоском слое.

3.1.2 Использование МВТ для перемешивания жидкого металла в технологических целях

3.2 Магнитовихревой насос.

3.2.1 Генерация перепада давления с использованием вихревых течений в плоском слое.

3.2.2 Конструкция насоса.

3.2.3 Физические эксперименты.

3.3 Индукционный насос с замыкающей шиной.

3.3.1 Электродинамический расчет.

3.4 Насос «бегущего поля»

3.4.1 Задача об определении электромагнитных сил в плоском канале с бегущим магнитным полем.

3.4.2 Электродинамический эксперимент

3.4.3 Электродинамические расчеты.

3.4.4 Гидродинамический эксперимент.

3.4.5 Малая лабораторная модель насоса.

3.5 Выводы по главе.

4 Способы контроля уровня жидкого металла в объеме

4.1 Состояние проблемы.

4.2 Принцип измерения уровня металла.

4.3 Математическая модель эволюции переменного магнитного ноля токового кольца, окружающего проводящий цилиндр конечного размера.

4.4 Алгоритм определения уровня металла.

4.5 Влияние случайного шума.

4.6 Лабораторные эксперименты.

4.7 Испытания на металлургическом участке опытного цеха №39 ОАО АВИСМА.

4.8 Выводы по главе.

Актуальность.

В настоящее время магнитогидродииамические (МГД) устройства и технологии управления потоками проводящей жидкости получили широкое распространение в различных областях техники. В частности, в металлургической промышленности они используются для транспортировки [11, 12, 7, 8], очистки [34, 64], дозирования [13] и прочих операций с расплавленными металлами. При этом, многие МГД-устройства оперируют с плоскими слоями жидкого металла. Одной из причин использования плоских слоев является возможность снизить габариты и затраты энергии для генерации в них электромагнитных сил необходимой интенсивности, что применяется, например, в ряде конструкций МГД-насосов [2, 8, 7]. В некоторых процессах, таких, как непрерывное литье стали [24] и электролиз алюминия [91, 21], плоский слой изначально является особенностью технологии. С развитием промышленности возникает потребность в разработке новых МГД-устройств и усовершенствовании уже имеющихся устройств и технологий. Поэтому, изучение процессов, происходящих в слоях проводящей жидкости иод действием электромагнитных сил, имеет большое как научное, так и практическое значение.

В ряде технологических процессов используются течения, возникающие при взаимодействии внешнего переменного магнитного поля, пронизывающего плоский слой в поперечном направлении и индуцированных этим полем токов [20]. При взаимодействии тока и магнитного поля в слое генерируются объемные силы, приводящие к вихревому течению. С появлением современных и точных лабораторных приборов появилась возможность более полно исследовать и понимать процессы, происходящие в проводящей жидкости, находящейся в плоском канале под воздействием внешнего переменного магиитного ноля. Это в совокупности с теоретическими моделями дает эффективный метод исследования, позволяющий подбирать из широкого диапазона параметров наилучшие. Таким образом, теоретическое и экспериментальное изучение МГД-процессов, связанных с магнитовихревыми течениями, построение математических моделей, позволяющих производить многовариантные исследования, а также тестирование этих моделей путем сравнения результатов расчетов и экспериментов, является актуальной задачей.

Целью работы является исследование МГД-процессов, происходящих в плоском слое проводящей жидкости иод воздействием внешнего магнитного поля, пронизывающем слой в поперечном направлении; использование исследуемых процессов и закономерностей для расчета и создания новых МГД-устройств для управления потоками жидкого металла; исследование поведения переменного магнитного ноля токового кольца вблизи конечного цилиндрического проводящего тела.

Краткое содержание диссертации.

Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и списка цитируемой литературы. В работе приводится 69 рисунков. Общий объем диссертации составляет 132 страницы.

В первой главе приведен обзор литературы, посвященной исследованиям явлений, происходящих в плоском слое проводящей жидкости под воздействием внешнего магнитного ноля, пронизывающем слой в поперечном направлении. Основное внимание уделено работам, посвященным вихревым течениям в плоском проводящем слое иод действием внешнего переменного магнитного поля, нормального плоскости слоя. Приведен обзор исследований технологических устройств, основанных на МГД процессах в плоских каналах с жидким металлом под действием переменного магнитного поля, нормального плоскости канала.

Вторая глава посвящена выводу системы приближенных уравнений, описывающих электродинамические процессы, происходящие в плоском проводящем слое под действием внешнего переменного магнитного ноля, нормального плоскости слоя. Данная глава включает в себя концептуальную и математическую постановку задачи. Рассматривается способ перехода от трехмерных уравнений к двумерным, описывающим электродинамические процессы в плоском проводящем слое, помещенном в зазор ферромагнитного сердечника, создающего переменное магнитное ноле. Уравнения используют закон полного тока и функцию рассеяния магнитного поля. Для определения функции рассеяния магнитного поля решается трехмерная задача о распределении магнитного потенциала. С помощью данной математической модели можно определить распределение объемных электромагнитных сил в плоском проводящем слое, находящемся под воздействием внешнего переменного магнитного поля направленного перпендикулярно плоскости слоя. Также можно исследовать распределение магнитного поля и индуцированных токов. Математическая модель позволяет учесть наличие верхней и нижней проводящей стенки (с проводимостью стенки отличной от проводимости рабочего слоя).

Описывается система приближенных уравнений, описывающих гидродинамические процессы, происходящие в плоском слое. Описывается переход от трехмерной постановки задачи к двумерной с использованием приближения тонкого слоя (или «мелкой воды»). Используется элементарная полуэмпирическая модель турбулентности. В результате используются двумерные уравнения в рамках «безындукционного» приближения для описания турбулентного течения проводящей жидкости [51].

В третьей главе описаны процессы, происходящие в плоских МГД каналах, которые являются элементами технологических устройств.

В и.3.1. описаны исследования индукционного МГД перемешивателя. В разделе подробно рассматриваются магнитовихревые течения в плоском слое, составляющие основной принцип работы перемешивателя.

Описаны исследования вихревых течений в плоских слоях проводящей жидкости, возбуждаемых при помощи внешнего переменного магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости слоя. Исследована эволюция четырехвихревого течения в зависимости от геометрических параметров проводящего слоя и интенсивности воздействия внешнего переменного магнитного поля. Эксперимент проводился с галлиевым сплавом, помещенным в плексигласовую кювету размерами 0.2 х 0.1 м. Толщина слоя варьировалась в диапазоне 0.006-0.014 м. Кювета помещалась в зазор С-образного сердечника таким образом, чтобы полюс сердечника находился в центре. При увеличении величины магнитного поля наблюдалось три состояния системы: четырехвихревое течение с неизменными формами вихрей; четырехвихревое течение с попеременным усилением интенсивности диагональных вихрей; трансформация четырехвихревого течения в трехвихревое. Переход от первого состояния во второе регистрировалось с помощью кондукционного датчика скорости, размещенного таким образом, чтобы от перехода системы от одного типа к другому менялся характер сигнала. Было обнаружено, что четырехвихревое течение при увеличении магнитного поля дольше сохраняло свою структуру при меньшей толщине слоя и при наличии верхней крышки.

Для обнаружения порогового значения внешнего поля, при котором начинаются колебания вихревого течеиия, проводились измерения поля скорости с помощью кондукционного датчика скорости, состоящего из постоянного магнита и двух контактов. Регистрируемая датчиком, разность потенциалов между контактами пропорциональна среднему значению компоненты скорости, нормальной отрезку, соединяющему эти контакты.

В п.3.2. рассмотрено устройство магнитовихревого насоса. В таком насосе переменное магнитное поле индуцирует ток непосредственно в плоском канале (помещенном в зазор С-образного сердечника), где он, взаимодействуя с магнитным нолем, генерирует объемные магнитные силы, которые раскручивают жидкий металл, производя насосный эффект. Изготовлена экспериментальная модель насоса, характеристики которой рассчитывались и исследовались на галлиевом контуре.

В п.3.3. рассмотрено устройство индукционного МГД-насоса с замыкающей шиной. Описана принципиальная конструкция насоса. В таком насосе переменное магнитное иоле, нормальное плоскости канала, создается С-образным ферромагнитным сердечником. Электромагнитная асимметрия, приводящая к направленной вдоль канала результирующей электромагнитной силы, достигалась с помощью замыкающей шины.

Теоретически исследована зависимость суммарной электромагнитной силы от геометрических и электромагнитных параметров насоса.

В п.3.4. описано исследование процессов в МГД-каналах индукционного насоса бегущего ноля. Бегущее магнитное поле создают 6

С-образных сердечников, охватывающих канал.

Подключение к трехфазной сети осуществляется таким образом, чтобы разность фаз между соседними сердечниками составляла 7г/3. Изготовлены две экспериментальные модели насоса, отличающиеся геометрическими размерами: характеристики первой модели исследовались на галлиевом контуре с каналом из нержавеющей стали; вторая модель исследовалась лишь в стопорном режиме.

Четвертая глава посвящена задаче контроля уровня жидкого металла в объеме.

В и.4.1. описывается современное состояние проблемы контроля уровня жидкого магния в реторте металлотермического восстановления титана.

В п.4.2. приводится принцип измерения уровня жидкого металла в цилиндрическом объеме, основанный на особенности распределения переменного магнитного поля витка с током вблизи конечного проводящего цилиндра.

В п.4.3. описывается математическая модель, позволяющая расчитывать распределение магнитного ноля токового кольца вблизи массивного проводящего цилиндрического тела конечной длины.

В п.4.4. приводится алгоритм определения уровня жидкого металла путем сведения методом наименьших квадратов расчетной зависимости распределения э.д.с. к экспериментальной и соответствующего пересчета положения уровня металла.

В н.4.5. исследуется точность определения уровня жидкого металла в зависимости от случайных внешних факторов. Случайная величина, распределенная но нормальному закону вносится в измеряемый сигнал и определяется истинность положения граница жидкого металла. Исследуется точность определения уровня металла от количества пар витков, от диапазона их размещения.

В 4.6. приводится описание лабораторной экспериментальной модели системы определения уровня жидкого металла. Лабораторная модель содержала 20 датчиков, в качестве жидкого магния использовался алюминиевый цилиндр диаметром 150 мм. Перемещение системы датчиков относительно неподвижного цилиндра осуществлялось с помощью штатива. Частота тока, питающего возбуждающие витки могла варьироваться в пределах 20 гц-20 Кгц. На лабораторной модели исследовалось влияние проводящей оболочки на алюминиевом цилиндре (тем самым моделировалось влияния стенки реторты, выполненной из нержавеющей стали) и влияние ферромагнитного экрана полностью охватывающего систему датчиков (моделировалось влияние кожуха печи, выполненного из черной стали). Из проведенных экспериментов можно сделать вывод о том что в заводских условиях при частоте питающего тока 50 гц для возбуждающих витков стенка реторты с толщиной 20 мм практически не влияет на точность определения уровня металла.

В н.4.7. описываются экспериментальные исследования системы определения уровня жидкого магния в условиях опытного цеха № 39 Березниковского титано-магниевого комбината. В монтажный стенд были вмонтированы 8 пар витков. Эксперимент проводился на жидком магнии, помещенном в рабочую реторту. Перемещение уровня жидкого магния относительно системы датчиков осуществлялось подъемом/опусканием всей реторты с помощью цехового крана. Перемещение реторты фиксировалось с помощью лазера на вертикальном штативе с линейкой. Среднеквадратическое отклонение уровня магния составило 9 мм. Защищаемые положения.

1. Математическая модель для описания электродинамических характеристик процессов в плоском проводящем слое под действием внешнего переменного магнитного поля, пронизывающего слой в поперечном направлении, основанная на редукции трехмерных уравнений электродинамики в двумерные (с использованием закона полного тока и функции рассеяния магнитного поля), позволяющая расчитывать технические характеристики индукционных МГД устройств с плоским каналом.

2. Результаты теоретического и экспериментального исследования вихревых течений, генерируемых в плоском проводящем слое переменным магнитным нолем, пронизывающим слой в поперечном направлении.

3. Система измерения уровня жидкого металла в цилиндрической емкости, основанная на результатах теоретического и экспериментального исследования поведения магнитного поля токового кольца вблизи конечного цилиндрического проводящего тела.

Научная новизна работы.

1. Экспериментально исследована эволюция четырехвихревого течения (вызванного воздействием в поперечном направлении переменного магнитного поля) в ограниченном плоском слое проводящей жидкости со свободной и закрытой верхней поверхностью. Экспериментально обнаружено, что течение с закрытой верхней поверхностью является более устойчивым, чем со свободной верхней поверхностью.

2. Предложена новая конструкция индукционного насоса, основанная на генерации двухвихревого течения в плоском канале переменным магнитным полем. Новизна конструкции подтверждена патентом.

3. Редуцированы трехмерные уравнения электродинамики в двумерные (с использованием функции рассеяния магнитного поля и закона полного тока) для описания электродинамических характеристик в плоском проводящем слое, помещенном в зазор между полюсами ферромагнитного сердечника, создающего переменного магиитное поле.

4. Предложен новый способ определения уровня жидкого металла в цилиндрическом объеме. Новизна конструкции подтверждена патентом.

Практическая ценность.

1. Результаты численных и экспериментальных исследований характеристик индукционных МГД насосов могут быть использованы при создании новых индукционных МГД устройств. Предполагается в дальнейшем использовать разработанную математическую модель при проектировании МГД насосов и перемешивателей для жидких металлов.

2. Результаты исследования эволюции магнитного поля токового кольца вблизи цилиндрического массивного проводящего тела использованы при разработке устройств для определения уровня жидкого магния в реторте восстановления титана на Березииковском титано-магниевом комбинате.

Работы выполнялась в рамках проектов РФФИ 04-01-08024-офиа, 04-01-97501-рофи.

Обоснованность и достоверность результатов.

Для проверки адекватности численных расчетов объемных электромагнитных сил, полученных с помощью математической модели, были использованы экспериментальные данные, а также некоторые результаты аналитического решения задач в простых постановках. Расчеты реальных процессов сравнивались с экспериментальными исследованиями. Результаты расчетов и экспериментов хорошо согласуются. Апробация работы.

Основные результаты, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались: на международной конференции FLOWCOMAG, Дрезден, Германия, 2004г; иа международной конференции «Пермские динамо дни», Пермь, 2005г.; на Шестой международной конференции по фундаментальной и прикладной магнитной гидродинамике «PAMIR», Рига, Латвия, 2005г.; на Пятой международной конференции «Электромагнитная обработка материалов», Сендай, Япония, 2006г.; на международной конференции «XVII сессия Международной Школы по моделям механики сплошных сред», Казань, 2004г.; на Всероссийской конференции молодых ученых «Математичское моделирование в естественных науках», Пермь, 2004, 2005 и 2006гг.; на городской конференции молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах», Пермь, 2006г.; на IX Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики», Новосибирск, 2006г.; на I Международной научно-технической конференции молодых специалистов, Березники, 2006г.; на Пятнадцатой зимней школе по механике сплошных сред и школе молодых ученых по механике сплошных сред, Пермь, 2007г.; на международной конференции, посвященной измерениям характеристик потока жидкого металла, Дрезден, Германия, 2007г. Публикации.

По теме диссертации всего опубликована 109 работ. Основные результаты содержатся в следующих 7 работах:

1. Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю., Денисов С.А. Магнитогидродинамический насосПатент РФ № 2285999. Приоритет изобретения 9.03.05 г. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений РФ 20.10.06 г.

2. Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю., Фрик П.Г., Степанов Р.А.Устройство для определения уровня расплавленного металлаПатент РФ № 2287782. Приоритет изобретения 28.04.05 г. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений РФ 20.10.06 г.

3. Халилов Р.И., Степанов Р.А., Фрик П.Г., Хрипченко С.Ю. Электромагнитные измерения уровня жидкого металла в замкнутых объемах // Измерительная техника. — 2007. — № 8. — С. 41-44.

4. Колесниченко И.В., Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю. Магнитовихревое течение в плоском прямоугольном слое проводящей жидкости // Гидродинамика: Межвузовский сборник научных трудов. Пермский университет. Пермь. — Выпуск 14. — 2004. — С. 120-129.

5. Kolesnichenko I., Khalilov R., Khripchenko S. Vortical flow of conducting fluid driven by an alternating magnetic field in a plane channel // Magnetohydrodynamics. - 2007. - Vol. 43. - No. 1. - P. 51-58.

6. Khripchenko S., Khalilov R., Kolesnichenko I. Vortex flows generated by varying magnetic field in a conducting fluid layer // Fundamental and applied MHD, Joint 15-th Riga and 6-th PAMIR International conference, Riga Jurmala, Latvia. - June 27 - July 1 2005. - V.2. - P.95-98.

7. Frick P., Khalilov R., Khripchenko S., Solod A., Stepanov R. Diagnostic of Liquid Metal Surface in Metallurgical Vessels using Alternating Magnetic Fields // EPM 2006 The 5th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials. — October 23-27 2006. — Sendai. — Japan - P. 751-753.

Разделение труда с соавторами.

В работах [1]-[7] (здесь приводятся ссылки на работы из приведенного выше списка) разработка математической модели и обсуждение результатов было выполнено автором совместно с С.Ю. Хрипченко. Численная реализация и расчеты, проведенные в работах [2, 3, 7] были выполнены автором. В работах [1, 4 - 7] численная реализация была выполнена совместно с И.В. Колесниченко. В работах [1, 4] экспериментальные исследования были проведены совместно с В.М. Долгих, С.Ю. Хрипченко, С.Ю. Денисовым. В работе [2, 3] разработка устройства и математической модели были проведены автором совместно с П.Г. Фриком, С.Ю. Хрипченко, P.A. Степановым. Реализация и испытания устройства были осуществлены автором совместно с С.А. Денисовым.

1. Обзор литературы

4.8. Выводы по главе

В процессе выполнения работы была исследована задача о поведении магнитного поля витка с переменным током, находящемся вблизи проводящего цилиндра. Численно получена функциональная зависимость для амплитуды ЭДС, генерируемой в измерительной катушке, от положения торцов проводящего цилиндра. Предложен метод восстановления положения поверхности металла, основанный на измерениях амплитуды ЭДС индукции в последовательности измерительных витков и аппроксимации данных измерений расчетной функциональной зависимостью.

Метод был опробован в лабораторных экспериментах, позволивших оценить точность проводимых измерений и чувствительность к систематическим и случайным помехам. Получена зависимость точности метода от числа катушек и расстояния между ними. Проведен анализ устойчивости алгоритма к случайным ошибкам (гауссовый шум) и систематическим погрешностям, связанным с потерей осевой симметрии, перекосом катушек и наличием ферромагнитных оболочек. Экспериментально установлено, что нарушение осевой симметрии катушек относительно проводящего цилиндра никак не влияет ни на точность измерений, ни на уровень сигнала.

Методика была реализована и испытана в условиях цеха ОАО «Ависма» при измерениях уровня жидкого магния в реальной реторте. При использовании 8 пар катушек среднеквадратическое отклонение от предельной прямой (рис. 4.11) составило 9 мм.

Заключение

1. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать объемные электромагнитные силы в плоском проводящем слое, помещенном в поперечное магнитное поле. Модель позволяет учесть наличие верхней и нижней проводящей стенок (с проводимостью отличной от проводимости слоя). Также она описывает распределение переменного индуцированного тока и магнитного поля в проводящем слое.

2. Теоретически и экспериментально исследована функция рассеяния магнитного поля в зазоре С-образпого сердечника. Исследование касается как распределения магнитного поля созданного с помощью катушек подмагничивания на С-образном сердечнике, так и индуцированного магнитного поля с помощью пластины с током, помещенную в зазор С-образного сердечника.

3. Теоретически и экспериментально исследована результирующая сила, действующая на проводящую пластину, помещенную в зазор С-образного сердечника. Исследовались влияние результирующей силы в зависимости от интенсивности магнитного поля, толщины и проводимости пластины. С помощью данного исследования показана адекватность математической модели расчета объемных электромагнитных сил.

4. Экспериментально и теоретически исследована трансформация магнитовихревого течения как со свободной так и с закрытой верхней поверхностью. Построена карта режимов четырехвихревого течения в плоскости двух параметров, характеризующих интенсивность воздействия (величина переменного магнитного поля) и геометрические параметры (толщина плоского слоя). Экспериментально подтверждено, что четырехвихревое дольше сохраняет свою структуру в кювете с закрытой верхней поверхностью.

5. Проведен комплекс экспериментальных исследований работы индукционных МГД-насосов. Были найдены наилучшие конфигурации МГД-канала и наиболее удачные конструкции индуктора данного устройства.

6. На основе исследований двухвихревого МВТ-течения с закрытой верхней поверхностью был создан новый МГД-насос, названный «Магнитовихревой насос». Конструкция насоса защищена патентом.

7. Исследована эволюция переменного магнитного поля токового кольца вблизи цилиндрического проводящего массивного тела. На основе этих исследований создана система измерения уровня жидкого магния в реторте восстановления титана. Конструкция данной системы защищена патентом.

1. Халилов Р.И., Степанов P.A., Фрик П.Г., Хрипченко С.Ю. Электромагнитные измерения уровня жидкого металла в замкнутых объемах // Измерительная техника. — 2007. — № 8. — С. 41-44.

2. Авилова Е.М., Докторова Н.И., Марин Н.И., Повстень В.А., Турчин Н.М. Разработка и эксплуатация винтовых индукционных насосов// Магнитная гидродинамика. 1965. - № 1. - С. 110-114.

3. Волков В.М., Микельсон А.Э., Рабинович Б.В., Эглитис A.B. Магнитогидродинамическое течение распоавов в литейной форме.// Магнитная гидродинамика. 1970. - № 2. - С. 129-133.

4. Васильев C.B., Козлов А.И. Электромагнитные явления в цилиндрическом линейно-винтовом насосе// Магнитная гидродинамика. 1972. - № 4. - С. 87-94.

5. Козлов А.И. Электромагнитные процессы во вторичной среде цилиндрического линейно-винтового насоса// Магнитная гидродинамика. 1976. - № 3. - С. 75-82.

6. Гельфгат Ю.М., Круминь Ю.К. Цилиндрический линейный индукционный насос с катушками, наклоненными к его продольной оси// Магнитная гидродинамика. 1977. - № 3. - С. 109-115.

7. Брайнин М.И. Двухмерное описание электромагнитного ноля и продольный краевой эффект в канале индукционного МГД-насоса с замыкающей шиной// Магнитная гидродинамика. 1978. - № 1. - С. 100-112.

8. Минчев П.М., Калнииь Т.К., Христов Х.Д., Балинов С.С., Николова Б.Т. Об оптимизации активных элементов индукционных жидкометаллических МГД-насосов с поперечно замыкающимсямагнитным нолем// Магнитная гидродинамика. 1978. - № 3. - С. 71-74.

9. Кришберг P.P., Микрюкова Ч.К. Экспериментальное исследование неустойчивого режима плосколииейных индукционных МГД-машин.// Магнитная гидродинамика. 1978. - № 3. - С. 75-78.

10. Бреева А.В., Меренков Ю.Ф. МГД-канал конической формы в поле однофазного индуктора.// Магнитная гидродинамика. 1978. - № 3. - С. 79-84.

11. И. Гельфгат Ю.М., Круминь Ю.К., Плюснина JI.A. Цилиндрический линейный индукционный насос с катушками, наклоненными к его продольной оси// Магнитная гидродинамика. 1978. - № 3. - С. 85-91.

12. Фолифоров В.М. МГД-насосы для перекачки ртути в электролизных ваннах при производстве хлора и каустической соды // Магнитная гидродинамика. 1979. - № 2. - С. 69-74.

13. Васильевский С.П., Беляев Е.Ф., Цылев П.Н. Исследование индукционных МГД-машин в режиме торможения постоянным током// Магнитная гидродинамика. 1979. - № 2. - С. 79-85.

14. Зимин В.Д., Хрипченко С.Ю. Представление уравнений магнитной гидродинамики в двухмерном виде для течений в плоских каналах с ферромагнитными сердечниками // Магнитная гидродинамика. -1979.-Т. 15. № 4. - С. 117-122.

15. Баранников В.А., Хрипченко С.Ю. Электровихревые течения в плоском закрытом канале // Магнитная гидродинамика. 1981. - Т. 17. - № 2. - С. 137-139.

16. Хрипченко С.Ю. Границы применимости безындукционного приближения для электровихревых течений в плоском канале между ферромагнитными сердечниками// Магнитная гидродинамика. -1981.-Т. 17. № 4. - С. 137-139.

17. Сипливый Б.Н., Петров В.Ф. О влиянии проводимости стенокканала на характеристики индукционного МГД-канала// Магнитная гидродинамика. 1984. - № 4. - С. 133-135.

18. Кирко И.М., Самойлович Ю.А., Долгих В.М., Хрипченко С.Ю., Ясницкий JI.H. Электровихревой способ перемешивания расплава затвердевающих слитков // Магнитная гидродинамика. 1985. - № 3. - С. 100-107.

19. Цаплин А.И. Динамика циркуляции жидкого ядра кристаллизующегося непрерывного слитка в бегущем поле индуктора.// Магнитная гидродинамика. 1986. - № 1. - С. 127-131.

20. Калютик А.И., Лаврентьев И.В., Серебряков В.В. О развитии течения электропроводной жидкости в магнитном поле// Магнитная гидродинамика. 1986. - № 2. - С. 11-14.

21. Бояревич В. Математическая модель МГД-процессов в алюминиевом электролизере// Магнитная гидродинамика. 1987. -№1.-С. 107-111.

22. Цаплин А.И., Грачев В.Г. Экспериментально-расчетное моделирование электромагнитного перемешивания жидкого ядра слитка.// Магнитная гидродинамика. 1987. - № 2. - С. 103-108.

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

24. Гельфгат Ю.М. Металлургическое применение магнитной гидродинамики// Магнитная гидродинамика. 1987. - № 3, -С. 120-137.

25. Дементьев C.B., Чайковский А.И., Чудновский А.Ю. Формирование электровихревых течений в ваннах с многоэлектродным токоиодводом.// Магнитная гидродинамика. 1988. - № 1. - С. 85-89.

26. Боченинский В.П., Дриц М.С., Зване Г.Я., Иванов C.JL, Лиелпетер Я.Я., Пукис М.В., Стукалов П.М., Тананаев A.B., Ушаков Ю.П., Шмаров B.C. Электромагнитные насосы двойного питания. Математическая модель.// Магнитная гидродинамика. 1988. - № 1.- С. 90-94.

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

28. Капуста А.Б., Шамота В.П. Кондукционно-индукционное воздействие вращающегося электромагнитного ноля на проводящую жидкость.// Магнитная гидродинамика. 1989. - № 4. - С. 134-136.

29. Дементьев С.Б. Электровихревые течения в цилиндрических ваннах с двух- и трехэлектродным токоподводом.// Магнитная гидродинамика. 1990. - № 3. - С. 82-88.

30. Гельфгат Ю.М., Круминь Ю.К., Мешков В.П., Рабинович Б.В., Таианин Ю.А. О влиянии бегущего магнитного ноля на скорость заливки металла в литейную форму.// Магнитная гидродинамика. -1990. № 2. - С. 129-132.

31. Биргер Б.Л., Валдманис Я.Я., Кришберг P.P. Использование иолуволнового трехфазного индукционного насоса в качестве магнитогидродинамического затвора.// Магнитная гидродинамика. -1990. № 2. - С. 132-136.

32. Дементьев C.B., Сииин К.К. Исследование циркуляции электропроводной жидкости в мелкой ванне с внезапным расширением под действием ьегущего магнитного поля одностороннего индуктора.// Магнитная гидродинамика. 1990.- № 2. С. 136-139.

33. Капуста А.Б., Шамота В.П. Жидкий металл в переменном электромагнитном поле.// Магнитная гидродинамика. 1990. - № 4.- С. 131-134.

34. Коровин В.М. Вычисление сил, действующих на взвешенные частицы при течении проводящей жидкости в неременном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1991. - Т. 27. - № 1. С. 95-103.

35. Хрииченко С.Ю. Электровихревые течения в тонких слоях проводящей жидкости // Магнитная гидродинамика. 1991. -Т. 27. - № 1. - С. 126-129.

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

37. Хрииченко С.Ю., Манн М.Э. Полуэмпирическая модель гидродинамических процессов в ванне алюминиевого электролизера // Магнитная гидродинамика. 1992. - № 1. - С. 87-95.

38. Зеленецкий A.B., Хрииченко С.Ю., Цаплин А.И. Моделирование кристаллизации в плоском слое при электромагнитном перемешивании.// Магнитная гидродинамика. 1992. - № 1. -С. 96-100.

39. Круминь Ю.К. Распределение индуцированного тока в полосе ограниченной ширины в бегущем магнитном поле одностороннего индуктора.// Магнитная гидродинамика. 1993. - № 1. - С. 87-94.

40. Цаплин А.И., Рогачиков Ю.М. Моделирование воздействия роликового электромагнитного неремешивателя в машинах непрерывного литья заготовок.// Магнитная гидродинамика. -1993.-№2.- С. 105-112.

41. Лиелаусис О. Развитие идей о структуре течения в каналах индукционных магиитогидродинамических насосов.// Магнитная гидродинамика. 1993. - № 4. - С. 40-46.

42. Зусман М., Эль-Бохер А., Брановер Г. Концевые эффекты в жидкометаллических магиитогидродинамических каналах.// Магнитная гидродинамика. 1993. - № 4. - С. 60-66.

43. Головко B.C., Дронник JI.M., Зубко A.A., Ярошенко Г.А., Стрижак

44. B.Е., Тимченко Л.И. Разработка и пуск в эксплуатацию системы с погружным индукциоиным насосом для выкачки цинка из ванны горячего цинкования.// Магнитная гидродинамика. 1994. - № 3.1. C. 377-379.

45. Парк Дж.П., Танака Й., Сасса К., Асаи С. Сепарация иримесных включений из расплава металла с использованием электромагнитных сил.// Магнитная гидродинамика. 1996. - № 2. - С. 244-250.

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

47. Валдманис Я., Шишко А., Чо Я.В., Шим Я.Д. Разработка теоретических основ расчета плоского индукционного МГД-затвора.1.// Магнитная гидродинамика. 1997. - № 1. - С. 3-18.

48. Валдманис Я., Шишко А., Чо Я.В., Шим Я.Д. Разработка теоретических основ расчета плоского индукционного МГД-затвора.2.// Магнитная гидродинамика. 1997. - № 2. - С. 163-180.

49. Денисов С.А., Манн М.Э., Хрипченко С.Ю. МГД-перемешивание жидкого металла в цилиндрическом кристаллизаторе со свободной поверхностью.// Магнитная гидродинамика. 1997. - № 3. - С. 365374.

50. Бартулис А., Компан Я., Кременецкий В., Щербинин Э. Магнитоуправляемый электрошлаковый переплав металла.// Магнитная гидродинамика. 1999. - № 2. - С. 120-134.

51. Kolesnichenko I., Khripchenko S. MHD-instability of an equilibrium state of a thin conductive liquid layer surface // Magnetohydrodynam-ics. 2001. - Vol. 37. - No. 4. - P. 367-372.

52. Kolesnichenko I.V., Khripchenko S.Yu. Surface instability of the plane layer of conducting liquid //Magnetohydrodynamics. 2003. V. 39, N 4. P. 427-434.

53. Kolesnichenko I., Khalilov R., Khripchenko S. Vortical flow of conducting fluid driven by an alternating magnetic field in a plane channel// Magnetohydrodynamics. 2007. - T. 43. - № 1. - p. 51-58.

54. Круминь Ю.К., Биргер Б.JI. Применение литейных МГД-машин для управления потоками расплава алюминия и его сплавов.// Цветные металлы. 1989. - № 1. - С. 107-108.

55. Чуйков Б.И. Электромагнитное перемешивание стали на установках непрерывной разливки.// Итоги науки и техники. 1990. - Т. 20. - С. 117-188.

56. Калнинь А., Калпинь Т., Полманис Я., Путниньш К., Рупенейтис В. О гидравлике индукционного насоса, работающего в режиме крана и стопора.// Шестое Рижское совещание по магнитной гидродинамике.- Т.2. Рига. «Зинатне» - 1968. - С. 39-40.

57. Меренков Ю.Ф., Степанов В.Г. // Материалы V Таллинского совещания по электромагнитным расходомерам- 1971. С. 47.

58. Бирзвалк Ю.А. и др. // Труды VII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. — 1972. — С. 143.

59. Баканов Ю.А. и др. // Материалы VI Таллинского совещания но электромагнитным расходомерам- 1973. С. 194.

60. Кирко И.М. МГД-машина как сепаратор для непроводящих включений в жидком металле // Сб. статей «Примеиение магнитной гидродинамики в металлургии». Свердловск. 1977. - С. 3-15.

61. Меренков Ю.Ф., Попков И.В. Однофазный МГД-насос высокого давления// Одиннадцатое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. — Т.2. — Рига. «Зинатне» — 1984. — С. 39-42.

62. Биргер Б.Л., Марков С.И., Украинцев Б.Н., Шинкарев Е.М., Шлосман С.Н., Юрцев В.А. Исследование и промышленноевнедрение МГД-дозаторов лоткового тина// Одиннадцатое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. — Т.2. — Рига. «Зинатне» 1984. - С.231-234.

63. Колесниченко И.В., Халилов Р.И., Хрипчеико С.Ю. Магнито-вихревое течение в плоском прямоугольном слое проводящей жидкости // Гидродинамика: Межвуз. сб. науч. трудов. Пермский университет. Пермь. 2004. - Выи. 14. - С. 120-129.

64. Альвен X. Космическая электродинамика. Пер. с англ. М., Изд-во иностр. лит., 1955.

65. Нейман JI.P., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники. Часть 1. Госэнергоиздат, 1959.

66. Ландау JI.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М., Физматгиз, 1959.

67. Harris L.P., Cobine I.D. The significance of the Hall effect for three MHD generator configurations. — «Trans. ASME». Ser., A, 1961. v.83, p.392-396.

68. Куликовский А.Г., Любимов Г.А. Магнитная гидродинамика. М., Физматгиз, 1962.

69. Рабинович Б.В. Введение в литейную гидравлику.— Москва. Машиностроение 1966. 424 с.

70. Лиелаусис O.A. Гидродинамика жидкометаллических МГД-устройств. Рига, «Зинатне», 1967. 196 с.

71. Альвен X., Фельтхаммер К. Космическая электродинамика. Пер. с англ. М., «Мир», 1967.

72. Охременко Н.М. Основы теории и проектирования линейных индукционных насосов для жидких металлов,— Москва. Атомиздат. 1968. 395 с.

73. Блумберг A.B., Жейгур Б.Д., Нейман Э.Т. Бесконтактное измерение уровня жидкого металла.В кн.: Электромагнитные методы измерения параметров МГД процессов. Рига, 1968.

74. Круминь Ю.К. Взаимодействие бегущего магнитного поля с проводящей средой Рига. 1969. 258 с.

75. Лиелиетер Я.Я. Жидкометаллические индукционные МГД-машипы.— Рига. «Зинатне» 1969. с. 118-121.

76. Янтовский Е.И., Толмач И.М. Магнитогидродинамические генераторы. М., «Наука», 1972.

77. Верте JI.A. Магнитная гидродинамика в металлургии. М: Металлургия, 1975. 288 с.

78. Верте JI.A. Магнитная гидродинамика в металлургии.— Москва. Металлургия 1975. 287 с.

79. Тамм И.Е. Основы теории электричества.- Москва. Наука, 1976. -616 с.

80. Баранов Г.А., Глухих В.А., Кириллов И.Р. Расчет и проектирование индукционных МГД-машин с жидкометаллическим рабочим телом. -М.: Атомиздат, 1976. 248 с.

81. Каулииг Т. Магнитная гидродинамика. Пер. с англ. М., Атомиздат, 1978.

82. Бальян Р.Х., Сивере М.А. Тиристорные генераторы и инверторы-Ленинград. Энергоиздат, 1982.

83. Круминь Ю.К. Основы теории и расчета устройств с бегущим магнитным нолем Рига. 1983. 278 с.

84. Круминь Ю.К. Основы теории и расчета устройств с бегущим магнитным полем.— Рига. «Зинатне» 1983. 278 с.

85. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа М.: Наука, 1987. - 840 с.

86. Ветюков М.М., Цыилаков A.M., Школьников С.Н. Электрометаллургия алюминия и магния: Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1987. 320 с.

87. Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели.- Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 292 с.

88. Палевич JI.T., Петров Б.Н. Новый способ измерения уровня жидкости. Авторское свидетельство СССР 112086

89. Палевич JI.T. Частотный датчик уровня жидкости. Авторское свидетельство СССР 112248

90. Ликсонов A.M. Устройство для измерения магнитных свойств веществ. Авторское свидетельство СССР 155554

91. Степанов В.Г., Меренков Ю.Ф. Индукционный насос для жидких металлов. Авторское свидетельство СССР 322838

92. Громыко А.И. Импульсный электромагнитный способ автоматического контроля толщины гарниссажа в технологических агрегатах. Авторское свидетельство СССР 379673

93. Громыко А.И. Устройство для измерения количества металла и гарниссажа в алюминиевом электролизере. Авторское свидетельство СССР 382744

94. Ципий A.B., Цукканен Г.Я. Однофазный электромагнитный насос. Авторское свидетельство СССР 501457

95. Меренков Ю.Ф., Попков И.В. Авторское свидетельство СССР 898575. БИ, 1982, 2, 250

96. Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю., Денисов С.А. Магнитогидродинамический насос Патент РФ № 2285999. Приоритет изобретения 9.03.05 г. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений РФ 20.10.06 г.

97. Халилов Р.И., Хрипченко С.Ю., Фрик П.Г., Степанов P.A. Устройство для определения уровня расплавленного металла Патент РФ № 2287782. Приоритет изобретения 28.04.05 г. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений РФ 20.10.06 г.

98. Уральская конференция по применению магнитной гидродинамики в металлургии.// Тезисы докладов. Пермь. 1974. - 156 с.

99. Denisov S., Dolgikh V., Khalilov R, Khripchenko S., Kolesnichenko I., Ko-robkov A. Excitation Of Vortex Flows In Plane Layers Of Conducting Fluid By Electric Current Or Alternating Magnetic Field// FLOWCO-MAG Dresden, April 2004.

100. Иодко В.Э.Контроль и управление процессом восстановления титана с использованием магнитной интроскопии// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, г.Березники, 1984.