一、利用有限元法计算铝电解槽电磁场（论文文献综述）
张岩[1]（2020）在《基于CUDA平台的EBE有限元法并行实现及优化》文中研究指明当有限元法用于分析大型电气设备的电磁场时,需要大量的网格来获得更准确的结果,这会导致大规模的计算。但由于计算机内存和软、硬件的限制,使用传统FEM和现有商用软件无法对这类问题实现快速、准确的计算。因此,本文研究了基于CPU+GPU异构计算系统CUDA（Compute Unified Device Architecture）平台的单元级别有限元并行算法及并行计算过程的优化技术。本文推导了二维、三维EBE（element-by-element）-FEM的数学模型,通过对具有精确解算例的分析验证了算法和程序的正确性。研究了基于CUDA平台的异构架构和线程模型,建立了结合Jacobi预处理共轭梯度法的EBE-FEM（EBE-J-PCG）的CPU+GPU异构计算模型,给出了二维和三维并行EBE-J-PCG法的具体迭代过程。研究了规约操作中的线程分支和程序中的循环。提出了指令级（Instruction-level）的线程-数据重映射方法和循环展开方法,这两者分别用于优化规约操作的寻址过程和程序中的循环。另外,提出了一个计算展开因子的数学模型,并应用于二维串行EBE-FEM程序。所有相应的程序均使用C++语言进行编写。最后,将算法和程序应用于一台单相电力变压器的主磁场计算。通过对结果的分析得出,与二维串行EBE-J-PCG法相比并行EBE-J-PCG能显着提高计算效率。在计算精度相同的情况下,本文提出的两种指令级优化方法可以在并行的基础上实现进一步的加速,并且涉及的计算规模越大,加速效果越明显。
李熙[2]（2020）在《铝电解槽阳极钢爪高温力学行为研究及结构优化》文中研究指明在现代铝电解工业中,阳极钢爪是铝电解槽阳极工作组中的必要组成部分。它长期在高温酸性腐蚀气氛中服役,是铝电解过程中损耗率较高的零件之一,它的失效和更换为电解铝企业带来了高昂的经济损失。同时,电解铝是众所周知的耗能大户,在生产环节进行节能降耗必不可少。为了改善阳极钢爪内弯问题及节能问题,文章运用ANSYS有限元软件进行数值模拟,首先,建立阳极工作组三维几何模型,测量其材料参数并赋予材料属性;其次,以实际工况下的温度及电流等施加边界条件,划分有限元网格,并进行阳极工作组的温度场、电场及应力场模拟。在此基础上,通过改变钢爪的材料、增加阳极胫板结构、增加阳极节能夹具等方法改善阳极工作组结构,得到阳极工作组在不同的结构下应力应变响应及电场响应,并分析优化结构对阳极工作组的影响。通过对比分析可知,铸钢钢爪的弯曲变形量为6.9mm,低碳钢结构钢爪的弯曲变形量为5.5 mm,低碳钢结构钢爪的变形量相对于铸钢钢爪降低了25%。在此基础上,进一步的增加阳极钢爪胫板结构,阳极钢爪胫板能够有效改善阳极钢爪的变形情况,抑制阳极钢爪内弯,其中深度为110mm的胫板在优化阳极钢爪力学行为上得到的结果最佳。单边初次变形量由5.5mm变成了4.5mm,降低了18%;同时阳极钢爪胫板使钢爪电流更加均匀,可以降低阳极工作组的电压降,胫板深度为110mm的阳极工作组电压降减少幅度最大,从225.5 mV降低到223.84mV,减少了2.2mV,约0.98%;综上所述,综合考虑经济效益和施工便利,在阳极钢爪上增加深度为110mm的胫板在节能和防变形上可达到最优结果,同时也能降低工人劳动强度,改善浇铸表面质量。增加了阳极钢爪节能夹具结构,该结构能够有效的降低阳极工作组电压降。总压降最低的夹具是高度为80mm的阳极夹具结构,总电压为198.96mV,相比于无夹具的钢爪,理论上电压降可以减少28.13 mV,总压降降低了12.4%,同时钢爪的电流均匀性增加,电流流经的方向从偏向中心位置变成了整个钢爪均匀流过。炭块的电流分布从“漏斗”状变为略带弧形的平状分布,电解槽整体运行更加平稳,炭块的消耗也更加均匀,不容易因电流偏流形成铁环粘爪现象。为验证数值模拟分析的可靠性,本文与相关文献中的实验及计算结果在钢爪变形量、电场及温度方面进行了对比分析,本文得到的结论与其他研究者的结论一致,误差在允许范围内。
宋杨[3]（2019）在《新型阴极结构铝电解槽物理场研究》文中指出Hall-Heroult铝电解过程在过去的几十年内经历了诸多改进和巨大进步。目前,大型铝电解槽的容量已发展到600 kA,但铝电解槽吨铝电能消耗降低有限,大多数直流电耗仍在13.2 kWh/kg-Al左右,能量效率低于50%。铝电解工作者致力于降低能耗和成本的研究,以增加铝电解槽产出和效率。一种可行的方法为改进阴极的结构,提高铝液面稳定性,以实现降低电耗的目的。本文以300 kA级铝电解槽为研究对象,以有限元软件ANSYS为平台,进行物理场模拟计算,与传统阴极电解槽比较,分析矩形凸起、方柱凸起、圆柱凸起和坡面阴极等几种典型阴极结构对物理场的影响,并提出优化方案。研究表明传统水平阴极电解槽中,铝液中电流密度在纵向y轴方向分布相对均匀。新型阴极电解槽中,电流遇到电阻率较大的凸起,绕过凸起流入两侧的沟槽,导致纵向y轴方向矩形凸起之间的沟槽内电流密度大于凸起上方的电流密度。方柱凸起和圆柱凸起之间的沟槽内铝液电流密度亦大于凸起上方的铝液电流密度。磁场的计算采用精度较高的三维棱边单元法,考虑铁磁区的影响。磁场主要由外部母线设计决定,因此新型阴极电解槽和传统水平阴极电解槽的铝液磁场分布规律相同,且不同阴极对磁场影响不大。Bx沿槽中心长度y方向大致呈反对称分布,极值出现在电解槽角部。By沿槽中心宽度x方向反对称,极值位于大面靠近母线处。Bz沿槽中心长度y方向大致呈反对称分布,极值位于电解槽出电端两个角部。流场分布采用SST k-ω湍流模型进行计算,此湍流模型不仅可计算湍流充分发展区域,更能精确的计算近壁面分离流动,适用于分析凸起结构周围的铝液流动情况。水平阴极电解槽内不同铝液层流动形式均为两个关于横向中心对称的大涡,新型阴极电解槽凸起上部的铝液流动形式与水平阴极槽一致,铝液下部由于凸起的阻挡,两个大涡结构被打破,凸起之间形成小的涡旋,流速比水平阴极铝液底部更均匀。矩形阴极结构计算的铝液流速最大,方柱凸起阴极、圆柱凸起阴极结构对应的最大铝液流速和最大电解质-铝液界面变形依次降低。工业试验结果表明矩形凸起、方柱凸起、圆柱凸起阴极结构可有效降低铝电解槽能耗。此外,设计并试验的300 kA坡面阴极结构铝电解槽17个月的平均直流电耗为12.724 kWh/kg-Al,比传统水平阴极电解槽平均直流电耗（13.2 kWh/kg-Al）低0.476 kWh/kg-Al。结合新型阴极结构铝电解槽生产实际,耦合流场和热场,协同考虑侧部结壳厚度和伸腿长度,计算不同铝水平的铝液流场分布,分析铝水平对铝液流动的影响规律,得出合理的铝水平值。电解槽电热应力的计算考虑钠膨胀的影响,将钠膨胀系数转化为相应的热膨胀系数进行加载。由于钠膨胀和热膨胀应力,阴极炭块向四周及炭块上部膨胀移动,由于四周受槽壳的限制,传统水平阴极电解槽和新型阴极电解槽阴极向上变形隆起,启动30天后电解槽中心阴极炭块向上隆起值最大。大面槽壳中心向外最大位移量略大于小面槽壳中心向外最大位移量,位移量均小于炭块中心的位移量。由于电解槽槽壳角部相对固定,传统电解槽和新型槽端部阴极炭块角部均存在应力集中,超过了阴极炭块机械强度。钢棒槽附近应力值也相对较大。电解槽槽壳的等效应变最大值均低于0.16%,未超过屈服极限0.2%,槽壳在目前的载荷条件下仍然处于弹性阶段。对于350 kA铝电解槽,采用传统阴极、单块阴极7个方柱凸起型阴极、双排10个圆柱凸起、双排12个圆柱凸起阴极时,计算得到的最大铝液流速值依次减小,最大铝液流速和方向与工业测试结果基本一致。根据阻力系数的差异提出将工业试验节能效果最好的圆柱凸起阴极结构改为方柱凸起,同样布置的单阴极双排12圆柱（直径22 cm,高度15 cm）和12方柱（边长22 cm,高度15 cm）,计算的铝液最大流速分别为12.4 cm·s-1和9.6 cm·s-1,电解质-铝液界面变形最大值分别为1.6 cm和1.4 cm,因方柱的阻力系数大,方柱减流效果更明显。
韩小雨[4]（2017）在《单元级别并行算法中系数矩阵预处理方法的研究与应用》文中进行了进一步梳理对于具有大物理尺寸的大型电力设备,例如电力变压器和电机,考虑到透入深度,利用有限元法去分析电力设备的电磁场时,为了保证计算精度,需要分析大量的网格。这样,计算规模太大,用传统有限元法将无法求解。因此,并行算法越来越引起研究者的关注,并且被应用到数值计算。本文研究了单元级别并行算法—EBE（element-by-element）有限元法及其系数矩阵预处理技术,并且采用C++语言开发了相应的有限元计算程序。本文对EBE有限元法进行了详细的推导,包括边界条件在EBE上的处理。对于EBE有限元方程组的求解,采用了共轭梯度法,推导了EBE有限元方程组求解的共轭梯度法,并且给出了计算过程。为了提高共轭梯度法的收敛性,对系数矩阵预处理技术进行了研究。首先,为了寻找对EBE有限元法更有效的预处理方法,研究了Gauss-Seidel预处理方法,实现了与EBE有限元法的结合。然后,对基于EBE的Jacobi预处理共轭梯度法进行了研究。同时,本文对两种预处理共轭梯度法应用到EBE有限元上进行了推导,并且给出了其计算过程。采用C++开发了基于EBE有限元法的共轭梯度算法、基于EBE有限元法的Gauss-Seidal预处理共轭梯度算法以及基于EBE有限元法的Jacobi预处理共轭梯度算法的计算程序。通过对长直载流导线磁场的分析,验证了这些方法的精确性和有效性。最后,将上述算法应用到了变压器和电机磁场的分析中。通过Jacobi预处理和Gauss-Seidal预处理后,基于EBE有限元法的共轭梯度法的收敛性被明显改善。和基于EBE有限元法的Jacobi预处理共轭梯度算法相比较,在相同精度的情况下,基于EBE有限元法的Gauss-Seidal预处理共轭梯度算法需要更少的计算时间和成本。这个方法可以被用到变压器和电机电磁场分析中的大规模数值计算,并且涉及的计算规模越大,能够获得越好的收敛性。
徐宇杰[5]（2014）在《大容量节能铝电解槽多物理场耦合建模及结构优化研究》文中进行了进一步梳理铝电解槽是工业生产铝的核心设备,其多物理场分布状况显着影响生产的各项技术经济指标。目前,铝电解槽正向大容量、节能型方向快速发展,已有电解槽物理场建模研究方法已难以应对技术发展的需求。本文针对传统铝电解槽物理场模型在理论及适用性上的缺陷,开展系统的可适用于大容量节能铝电解槽的多物理场耦合建模研究,并以所建模型为基础,开展槽结构优化理论研究,进而为大容量节能铝电解槽及其运转技术的开发提供必要的理论基础与技术支持。本文的主要研究内容与成果如下：（1）建立了适用于大容量节能铝电解槽的三维瞬态三相（铝液-电解质-阳极气泡）磁流体模型,结合实际算例对多种磁流体模型进行了对比,证明了忽略阳极气泡相建模或基于稳态假设建模均可导致计算结果缺失重要信息；同时,基于瞬态三相磁流体研究获悉了阳极气泡相对磁流体行为的重要影响：阳极气泡相显着改变电解质流场,并通过铝液-电解质相间作用力间接削弱铝液中由电磁力引起的环流,气泡使铝液-电解质界面上呈现出阳极底面投影,并改变在电磁力与重力共同作用下的界面扰动行为,使长周期界面波动不再显着,转而呈现一种相对高频的扰动。（2）建立了一种大容量铝电解槽电-热场强耦合模型,结合实际算例指出,不预设熔体温度是电场和热场实现完全耦合的前提,而在耦合模型中全面引入并准确描述各热源大小及分布（包括产热源和吸热源）是电-热场计算获得可靠结果的关键。（3）提出应采用界面更新理论描述铝液-电解质界面附近的传质行为,以界面上湍动能耗散率大小及分布为关键指标,建立了关联熔体运动的铝电解槽电流效率全域计算模型,并将该模型有效应用于大容量铝电解槽的全槽与局部电流效率分析。（4）应用三维瞬态三相磁流体模型和电流效率模型对采用不同阴极结构的同一型号大容量槽的磁流体行为及对应电流效率进行了分析,结果表明,相较于采用普通阴极,在该槽上采用本文设定的异形阴极方案、新型导电结构阴极方案与高导电阴极钢棒方案均使该槽的铝液、电解质流速在不同程度上下降,其中,异形阴极方案下电解质流速降幅偏大,对氧化铝在电解质中的分散不利；三种方案均使该槽的铝液-电解质界面扰动有所减小,异形阴极方案在减少界面上大变形区域方面显现出一定作用,另两种方案的降界面扰动效果与两者的降铝液水平电流效果成正比；异形阴极方案使该槽电流效率略有下降,另两种方案未使电流效率发生明显变化。（5）采用电解质-气泡流动模型对不同结构阳极在促进阳极气泡排放方面的效果进行了计算,建立基于二次电流分布的电场-阳极消耗瞬态模型对不同结构阳极在电解过程中的形状及电流密度分布的演变进行了分析,结果表明,采用倒角阳极、倾斜底面阳极与开槽阳极均有助于降低电解质中的气泡含量,其中,开槽阳极效果相对最为显着,倒角阳极次之,开槽位置、预加工倒角大小、倾斜底面坡度均对促排气效果有影响；相较于普通阳极,倒角阳极、倾斜底面阳极经反应到达稳定形状所需时间更短,预加工倒角或倾斜底面可在一定程度上提高电解初期阳极电流分布均匀性。
王瑞雪[6]（2013）在《114.5kA导流型铝电解槽阴极结构设计及多场仿真》文中指出导流型铝电解槽是20世纪80年代提出来的一种新概念铝电解槽,由于其阳极底掌下不存在铝液的缘故,能保持在较低极距下运行,具有巨大的节能潜力和诱人的市场前景。对导流型铝电解槽的多物理场进行仿真研究,能很好的评估其节能潜力及运行中可能存在的问题和风险。这对于实现导流槽在我国的产业化具有十分重要的意义。本文以横向课题“114.5kA导流槽改造及仿真优化研究”为依托,以某铝业公司114.5kA两点进电铝电解槽为研究对象,对常规电解槽及导流槽的电热场、电磁场及流场进行了数值仿真优化。本文主要研究内容和结论如下：1)运用ANSYS有限元分析软件,建立了一套基于114.5kA两点进电铝电解槽的电场、热场、磁场、流场多场耦合仿真模型；在同一台电解槽上实现了电热场的耦合,以及电磁流场的耦合；2)建立了114.5kA常规铝电解槽及导流槽1/4槽三维电热解析模型,并对其结果进行了深入分析。得出导流槽的槽体系电压为3.312V,炉帮厚度为9.8cm。电热场仿真计算偏差小于10%；3)针对某铝业公司114.5kA两点进电铝电解槽提出了一套比较合理的导流槽改造方案：采用中间与四周均开沟的方式、中间抬高50cm的阴极炭块倾斜方式、增加一层20cm厚的碳陶瓷纤维板、增加氧化铝覆盖层厚度20cm、以及使用TiB2复合涂层材料等；4)对电磁场以及由电磁力为主要驱动力的流场的仿真结果进行了深入分析,得出了电磁场及电磁力的大小及其整体电磁力的分布；对在电磁力作用下的铝液流场分别对常规槽及导流槽进行了分析,得出了导流槽的铝液平均流速降低50%,最大值降低30%的结论,同时对导流槽在低极距下运行的风险进行了评估,得出铝液波动在铝液填满沟槽的情况下仅为1.08cm,在一般情况下为0.58cm的结论。当铝水平低于14cm时,铝液就基本不会溢出沟槽,能够保证导流槽在低极距下运行的要求。
赵仙勇[7]（2013）在《基于区域分解法的铝电解槽电场有限元分析并行计算研究》文中研究说明铝电解槽等三维大型复杂结构的物理场有限元分析对计算机的存储容量和运算速度提出了更高的要求,传统的串行计算方式已经难以承受这样的规模,并行计算方式的引入成为一种必然的趋势。本文采用区域分解法作为基本的并行策略,以铝电解槽电场为对象,研究了有限元分析的并行计算。首先,本文以电磁场基本方程组为基础,根据有限元方法的基本原理,采用伽辽金加权余量法,推导了铝电解电场的有限元离散格式,采用等参元变换法,将全局坐标系下单元系数矩阵的计算公式变换到单元局部坐标系,利用三维高斯积分法进行数值积分。然后,基于区域分解法,研究了预处理共轭梯度（PCG）算法的并行化,导出了有限元SBS（Subdomain-by-Subdomain）-PCG算法和EBE（Element-by-Element）-PCG算法；借鉴EBE方法的基本思想,研究了系数矩阵的分布式压缩存储,并实现了电位固定约束和电流载荷两类边界条件的并行化处理。本文采用C语言和MPI标准库开发了有限元并行程序,搭建了分布式内存并行计算的硬件平台和软件环境,设计并实现了有限元分析并行计算系统。最后,利用开发的有限元并行系统进行了铝电解槽电场分布的并行仿真,对仿真结果的计算精度和有限元并行程序的并行性能进行了分析,并比较了区域分解法和EBE方法的并行效果和计算效率。针对铝电解槽的结构特点,采用一种基于长轴坐标的划分策略对铝电解槽有限元模型进行区域划分。实验结果表明：基于区域分解法的有限元分析并行计算方法具有很好的加速性能,可以有效地应用于铝电解槽等三维大型复杂结构的物理场并行仿真；区域分解法比EBE方法具有更好的并行效果和更高的计算效率。图23幅,表8个,参考文献71篇。
刘妮[8]（2012）在《320kA铝电解槽电—磁—流场耦合仿真及性能评估方法》文中研究说明铝电解槽内电-磁-流场等物理场的相互耦合作用,对铝电解槽的稳定性、电流效率、电耗和槽寿命等经济指标有着重要影响。因此,研究铝电解槽多物理场的耦合关系,进行电-磁-流场的耦合仿真,并根据各物理场场量与槽稳定性,电流效率和电耗之间关系,提出衡量铝电解槽综合性能的评估方法,对电解槽结构的优化设计和开发新型电解槽具有重要的实际指导意义。本文以320kA预焙铝电解槽为研究对象,深入分析铝电解原理和电解槽结构,研究铝电解槽各物理场的特点及其各物理场间的耦合关系,为搭建铝电解槽内电-磁-流场耦合仿真平台和提出综合性能评估方法提供了理论依据。论文主要研究工作包括：（1）在ANSYS件环境下,建立用于电-磁-流多物理场耦合仿真的320kA预焙铝电解槽实体模型和有限元模型,基于ANSYS有限元法完成了电磁场计算,得到了电磁场的分布规律。（2）根据流场仿真的内容简化铝电解槽模型,基于FLUENT软件及其有限体积法建立了带母线以及不带母线的两种湍流模型,借助于中南大学高性能计算平台完成计算,得到流速、界面波动以及电磁力的仿真结果,并从这三方面对流场进行了分析,论证了所建湍流模型的正确性以及建模方案的有效性。（3）分析影响铝电解槽稳定性和能耗的相关因素,提出了一种基于电磁力信息熵的槽稳定性与能耗的综合评价方法,并应用于不同极距配置下320kA铝电解槽的电磁场研究。研究表明,该指标能够有效地对槽稳定性和能耗进行综合评估,且其评估结果揭示了极距对铝电解槽的稳定性、电流效率和槽电压的影响规律,并得到320kA铝电解槽高效运行时的极距配置。
杨枝[9]（2011）在《320kA铝电解槽电磁场分布计算与优化设计》文中指出铝电解槽内电场、磁场分布状况直接影响铝电解生产过程的稳定性、电流效率、直流电耗和槽寿命。而且,在生产过程中,铝电解槽的电场和磁场分布难以直接测量。因此,铝电解槽电磁场分布计算仿真研究对电解槽的优化设计和开发新型电解槽具有重要的实际指导意义。本文以320kA预焙铝电解槽为研究对象,着重研究了电解槽的电场和磁场分布规律,并以优化电磁场分布为目标,从电解槽结构设计与优化出发,研究可实现低极距运行,降低槽电压,改善电磁场分布的铝电解槽模型。首先,利用ANSYS电磁场有限元法,建立了320kA预焙铝电解槽三维电磁场有限元模型,计算了铝电解槽内的电场分布和磁场分布,计算结果与实测结果相吻合,验证了该计算模型的正确性,同时得到了320kA铝电解槽的电场、磁场和电磁力分布规律。其次,以改善电磁场分布,降低能耗为目的,设计了一种新型底部出电阴极结构的铝电解槽。应用参数化设计语言（APDL）,建立了该结构的电磁场计算模型,并对该结构铝电解槽进行了整体优化设计。采用非对称性补偿母线设计优化电磁场分布,通过与普通槽的电磁场分布情况进行对比,该结构铝电解槽能减小铝液层水平电流,磁场分布对称性好,且垂直磁场Bz有所降低,铝液层所受电磁力也相对减小,有利于改善槽内铝液的流动状态,具备较大的节能潜力。最后,研究了不同极距和铝水平的电场、磁场和电磁力场分布规律,以及对电解槽生产过程稳定性的影响。研究结果表明：对于该槽型的320kA铝电解槽,在其它技术参数不变的条件下,极距为4.2cm—5.0cm,铝水平为22—27cm,磁场和电磁力场基本无变化,均可获得良好的稳定性。增加极距和铝水平虽然可以提高铝电解槽的稳定性,但槽内平均电压也随之增大,使能耗增加。不适当地增加极距和铝水平来改善铝电解过程的稳定性是不可取的。
李海良[10]（2011）在《基于EBE策略的铝电解槽磁场有限元并行计算研究》文中研究指明铝电解技术的飞速发展不仅对铝电解槽物理场的计算机仿真分析提出了更高的要求,而且对物理场仿真的高性能计算提出了更大的挑战。本文以铝电解槽磁场仿真计算为研究背景,针对当前铝电解槽磁场计算规模大,计算时间长这一问题,把并行计算技术结合有限元分析方法引入到磁场计算中,以提高磁场计算效率,节约铝电解槽计算机辅助优化设计时间,具有非常重要的研究意义。本文从磁场理论研究入手,结合铝电解槽实际情况,采用有限元方法对铝电解槽磁场的麦克斯韦方程组进行有限元分析。重点研究了三维静磁场的双标量位法,并将其应用到铝电解槽磁场的有限元分析中,得到了铝电解槽磁场的有限元方程组。同时,为了便于对磁场有限元方程组进行求解,引入了等参元分析方法。针对铝电解槽磁场有限元方程组的求解,研究分析了共轭梯度法,并结合有限元EBE （Element By Element）方法,对共轭梯度法中的主要计算式进行了EBE分析,得到了基于EBE的共轭梯度法。然后,为进一步提高方程组求解的收敛速度,选择了并行性好的Jacobi预处理技术,并将其运用到基于EBE的共轭梯度法中。随后,根据并行计算原理,确立了铝电解槽磁场的并行计算环境。采用ANSYS软件进行了铝电解槽磁场建模和网格划分的前处理过程,并利用APDL语言提取计算所需的各种数据信息。采用MPICH和C/C++语言,结合工具软件ANSYS和MATLAB,编制了铝电解槽磁场有限元并行计算程序。最后,在分布式内存并行计算平台上对铝电解槽磁场进行计算。结果表明,应用该方法计算铝电解槽磁场能够获得很好的加速比和较高的计算效率,并且计算误差小,能满足磁场计算的精度要求,充分验证了该方法的可行性。这不仅提高了铝电解槽磁场计算效率,为铝电解槽磁场仿真分析提供了一条新的有效途径,而且为铝电解槽其他物理场的仿真计算开辟了新的研究思路。
二、利用有限元法计算铝电解槽电磁场（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用有限元法计算铝电解槽电磁场（论文提纲范文）
（1）基于CUDA平台的EBE有限元法并行实现及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 有限元并行算法的研究现状 |
| 1.2.2 预处理方法的研究现状 |
| 1.2.3 GPU并行计算的研究现状 |
| 1.2.4 并行计算过程优化技术的研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第2章 EBE有限元法数学模型及程序实现 |
| 2.1 二维EBE有限元法数学模型 |
| 2.1.1 真单元向量与伪单元向量 |
| 2.1.2 EBE方法的基本原理 |
| 2.1.3 节点联系矩阵及其运算 |
| 2.1.4 Jacobi预处理共轭梯度法 |
| 2.1.5 二维电磁场一类边界条件的处理 |
| 2.2 二维程序验证 |
| 2.3 三维EBE有限元法数学模型 |
| 2.3.1 EBE有限元离散格式 |
| 2.3.2 三维电磁场一类边界条件的处理 |
| 2.4 三维程序验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 二维EBE有限元法并行实现 |
| 3.1 CUDA模型介绍 |
| 3.1.1 异构计算与异构架构 |
| 3.1.2 CPU+GPU异构计算模型 |
| 3.1.3 线程模型 |
| 3.2 CUDA平台上的并行实现 |
| 3.2.1 矩阵与向量的乘积和规约运算的并行实现 |
| 3.2.2 系数矩阵的并行实现 |
| 3.2.3 二维EBE-J-PCG法的并行实现 |
| 3.3 二维单相变压器主磁场分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三维EBE有限元法并行实现 |
| 4.1 三维EBE-J-PCG法的并行实现 |
| 4.2 三维单相变压器主磁场分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 二维EBE有限元异构并行优化 |
| 5.1 分支优化技术 |
| 5.1.1 线程-数据重映射的分支优化方法 |
| 5.1.2 对规约操作的分支优化 |
| 5.2 循环展开技术 |
| 5.2.1 串行程序循环展开 |
| 5.2.2 并行程序循环展开 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（2）铝电解槽阳极钢爪高温力学行为研究及结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铝电解行业发展现状 |
| 1.2 阳极钢爪发展现状 |
| 1.2.1 阳极钢爪在铝电解中作用 |
| 1.2.2 阳极钢爪生产现状 |
| 1.2.3 阳极钢爪使用中常出现的问题 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 课题研究目的及意义 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 阳极钢爪服役过程中的有限元数值模拟 |
| 2.1 有限元法及分析软件ANSYS简介 |
| 2.2 阳极钢爪服役过程涉及的数学模型 |
| 2.2.1 热传导方程 |
| 2.2.2 电传导方程 |
| 2.2.3 迭代法求解方程 |
| 2.3 阳极工作组几何模型的建立 |
| 2.4 阳极工作组各部件材料属性的测试与定义 |
| 2.4.1 材料力学性能参数 |
| 2.4.2 材料电学性能参数 |
| 2.4.3 材料热学性能参数 |
| 2.4.4 材料参数的赋予 |
| 2.5 阳极工作组有限元模型的建立 |
| 2.6 设置分析步 |
| 2.7 边界条件的确定 |
| 2.7.1 热力耦合模拟边界条件的设定 |
| 2.7.2 热电耦合模拟边界条件的设定 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 阳极钢爪的数值模拟与材料优化研究 |
| 3.1 阳极工作组温度场模拟研究 |
| 3.1.1 稳态温度场模拟研究 |
| 3.1.2 阳极工作组降温过程模拟研究 |
| 3.1.3 温度场模拟结果与相关研究文献的对比分析 |
| 3.2 阳极钢爪内弯机理研究 |
| 3.2.1 阳极工作组稳态温度下线膨胀计算 |
| 3.2.2 阳极工作组降温过程线膨胀计算 |
| 3.3 材料对阳极钢爪内弯影响 |
| 3.3.1 不同材料钢爪应力应变对比分析 |
| 3.3.2 不同材料钢爪内弯变形分析 |
| 3.3.3 不同材料钢爪的电学响应对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 胫板结构优化模拟研究 |
| 4.1 胫板结构模型的建立 |
| 4.2 不同尺寸胫板结构对阳极钢爪内弯影响分析 |
| 4.2.1 阳极钢爪的应力结果与分析 |
| 4.2.2 阳极钢爪的塑性应变结果与分析 |
| 4.2.3 阳极钢爪的内弯变形情况分析 |
| 4.2.4 实验模拟对比 |
| 4.3 胫板结构对于阳极工作组节能的影响 |
| 4.3.1 胫板深度对阳极钢爪电流的影响 |
| 4.3.2 胫板深度对阳极工作组电压降影响分析 |
| 4.4 胫板结构对阳极工作组其他影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 夹具结构优化模拟研究 |
| 5.1 夹具结构模型的建立 |
| 5.2 不同夹具下阳极工作组电场模拟分析 |
| 5.2.1 不同夹具对阳极工作组压降的影响 |
| 5.2.2 不同夹具下阳极工作组的电流优化结果与分析 |
| 5.3 模拟结果与实验结果的对比验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（3）新型阴极结构铝电解槽物理场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铝电解发展 |
| 1.2 降低铝电解电能消耗的途径 |
| 1.2.1 提高电流效率 |
| 1.2.2 降低平均槽电压 |
| 1.3 铝电解槽物理场研究现状 |
| 1.3.1 电场研究现状 |
| 1.3.2 磁场研究现状 |
| 1.3.3 流场及稳定性计算方法 |
| 1.3.4 温度场研究现状 |
| 1.3.5 应力场研究现状 |
| 1.4 研究目的 |
| 1.5 研究内容 |
| 第2章 新型阴极结构铝电解槽电-磁-流场 |
| 2.1 电-磁-流场模型 |
| 2.1.1 物理模型 |
| 2.1.2 电磁场控制方程及边界条件 |
| 2.1.3 电磁场有限元模型 |
| 2.1.4 流场控制方程及边界条件 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 电场计算结果 |
| 2.2.2 磁场计算结果 |
| 2.2.3 流场计算结果 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1 凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1.1 矩形凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1.2 方柱凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.1.3 圆柱凸起分布对铝液流动的影响 |
| 3.2 本章小结 |
| 第4章 铝电解槽电热应力场 |
| 4.1 电-热-应力场模型 |
| 4.1.1 物理模型及有限元模型 |
| 4.1.2 电热场控制方程及边界条件 |
| 4.1.3 应力场控制方程及边界条件 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 温度场 |
| 4.2.2 应力场 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 坡面阴极铝电解槽的物理场 |
| 5.1 坡面阴极模型 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 不同阴极面倾斜角度水平电流密度 |
| 5.2.2 坡面阴极磁场分布 |
| 5.2.3 坡面阴极流场分布 |
| 5.2.4 坡面阴极温度场及应力场分布 |
| 5.3 坡面阴极电解槽工业试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 350 kA铝电解槽流场计算及测试 |
| 6.1 350 kA铝电解槽模型 |
| 6.2 350 kA铝电解槽流场结果 |
| 6.2.1 350 kA铝电解槽流场计算结果 |
| 6.2.2 流场测试方法 |
| 6.2.3 流场测试步骤 |
| 6.2.4 350 kA电解槽流场测试结果 |
| 6.2.5 350 kA电解槽流场测试与计算对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 作者简历 |
（4）单元级别并行算法中系数矩阵预处理方法的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 电磁场分析的发展历程与研究现状 |
| 1.3 有限元并行计算的研究现状 |
| 1.4 EBE有限元法的研究现状 |
| 1.5 预处理方法的研究现状 |
| 1.6 本文的主要内容 |
| 第2章 有限元计算的共轭梯度法及其预处理技术 |
| 2.1 有限元基本原理 |
| 2.1.1 麦克斯韦方程组 |
| 2.1.2 偏微分方程等价成条件变分问题 |
| 2.1.3 进行单元分析 |
| 2.2 有限元方程组的求解 |
| 2.2.1 基本迭代法及其收敛性 |
| 2.2.2 共轭梯度法 |
| 2.3 预处理技术的研究 |
| 2.3.1 预处理共轭梯度法 |
| 2.3.2 预处理技术的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 EBE有限元法的研究 |
| 3.1 EBE方法的基本思想 |
| 3.1.1 节点联系矩阵 |
| 3.2 基于EBE有限元方程组的求解 |
| 3.2.1 一类边界条件的EBE处理 |
| 3.2.2 周期性边界条件的EBE处理 |
| 3.2.3 基于EBE的共轭梯度法 |
| 3.3 EBE有限元分析的过程及方法验证 |
| 3.3.1 程序验证及结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于EBE-CG法的预处理技术的研究 |
| 4.1 基于EBE技术的Gauss-Seidel预处理共轭梯度法的研究 |
| 4.2 基于EBE技术的Jacobi预处理共轭梯度法的研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 预处理EBE-CG法在电气设备电磁场计算中的应用研究 |
| 5.1 程序验证 |
| 5.2 单相变压器磁场的分析 |
| 5.2.1 变压器物理模型的建立 |
| 5.2.2 变压器磁场EBE有限元计算 |
| 5.2.3 计算结果分析与后处理 |
| 5.3 三相感应电机磁场的分析 |
| 5.3.1 电机物理模型的建立 |
| 5.3.2 电机磁场EBE有限元计算 |
| 5.3.3 计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（5）大容量节能铝电解槽多物理场耦合建模及结构优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 铝电解工业概况 |
| 1.2 大容量节能铝电解槽物理场特征 |
| 1.3 铝电解槽多物理场建模研究现状 |
| 1.3.1 电-磁-流场建模研究现状 |
| 1.3.2 电-热场建模研究现状 |
| 1.3.3 多场闭合建模探索 |
| 1.4 铝电解槽结构优化研究现状 |
| 1.5 现有研究工作总结及存在的缺陷 |
| 1.6 论文研究的目的、内容与方案 |
| 2 铝电解槽多相磁流体建模与应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学建模 |
| 2.2.1 电场模型 |
| 2.2.2 磁场模型 |
| 2.2.3 稳态三维多相流模型 |
| 2.2.4 瞬态三维多相磁流体模型 |
| 2.3 模型应用实例 |
| 2.3.1 应用对象结构特征及相关参数 |
| 2.3.2 有限体积法原理 |
| 2.3.3 稳态电磁场计算及结果分析 |
| 2.3.4 稳态两相流计算及结果分析 |
| 2.3.5 稳态三相流计算及结果分析 |
| 2.3.7 瞬态两相磁流体计算及结果分析 |
| 2.3.8 瞬态三相磁流体计算及结果分析 |
| 2.3.9 各模型可靠性综合评述 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 铝电解槽电-热场强耦合建模与应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数学建模 |
| 3.2.1 电-热强耦合模型特征 |
| 3.2.2 控制方程 |
| 3.2.3 边界条件 |
| 3.2.4 槽帮形状计算方法 |
| 3.3 模型应用 |
| 3.3.1 应用对象结构特征及相关参数 |
| 3.3.2 模型应用技术路线 |
| 3.3.3 有限元法原理 |
| 3.3.4 电-热场强耦合计算与结果分析 |
| 3.3.5 电-热强耦合建模必要性论证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 铝电解槽电流效率建模与应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 建模背景 |
| 4.3 铝电解槽内电流损失机理 |
| 4.4 铝电解槽电流效率全域计算模型的建立 |
| 4.4.1 电流损失计算方程 |
| 4.4.2 质量传递系数 |
| 4.4.3 电流效率全域计算模型 |
| 4.5 铝电解槽电流效率全域计算模型的应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 铝电解槽阴极结构优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 阴极结构优化方案描述 |
| 5.3 不同阴极方案下磁流体计算结果对比分析 |
| 5.3.1 铝液水平电流计算结果对比分析 |
| 5.3.2 铝液流场计算结果对比分析 |
| 5.3.3 电解质流场计算结果对比分析 |
| 5.3.4 铝液-电解质界面行为计算结果对比分析 |
| 5.4 不同阴极方案下电流效率计算结果对比分析 |
| 5.5 不同阴极方案综合效果讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 铝电解槽阳极结构优化研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 阳极结构对阳极气体排放的影响 |
| 6.2.1 计算模型 |
| 6.2.2 倾斜底面阳极对气泡排放的影响 |
| 6.2.3 倒角阳极对气泡排放的影响 |
| 6.2.4 开槽阳极对气泡排放的影响 |
| 6.3 阳极结构对阳极消耗过程的影响 |
| 6.3.1 计算模型 |
| 6.3.2 电解质沟宽度对阳极形状及其电流分布演变的影响 |
| 6.3.3 阳极初始结构对其形状及电流分布演变的影响 |
| 6.4 阳极结构综合优化方案探讨 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
| 致谢 |
（6）114.5kA导流型铝电解槽阴极结构设计及多场仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 铝电解工业概述 |
| 1.1.1 现代铝电解工业简介 |
| 1.1.2 我国铝电解工业现状 |
| 1.1.3 铝电解工业技术发展方向 |
| 1.2 本课题的工程背景和研究内容 |
| 1.2.1 研究背景及意义 |
| 1.2.2 研究内容 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 电热场计算方法综述 |
| 2.1.1 电场模型的研究进展 |
| 2.1.2 电热模型的研究进展 |
| 2.2 磁场计算方法综述 |
| 2.2.1 磁场计算方法 |
| 2.2.2 磁场仿真计算 |
| 2.3 流场计算方法综述 |
| 2.4 导流型铝电解槽的研究进展 |
| 2.4.1 研究背景 |
| 2.4.2 导流型铝电解槽的优点 |
| 2.4.3 国内外研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 铝电解槽电、热、磁、流多场仿真模型 |
| 3.1 电解槽内电热场数学模型及边界条件 |
| 3.1.1 电压平衡计算 |
| 3.1.2 能量平衡模型 |
| 3.1.3 控制方程 |
| 3.1.4 边界条件 |
| 3.2 铝电解槽电热场数值计算方法 |
| 3.2.1 温度分布及电压分布计算 |
| 3.2.2 炉帮表面位置的确定 |
| 3.3 电热场物理模型描述 |
| 3.4 磁场解析方法及其数学模型 |
| 3.4.1 母线电流解析方法 |
| 3.4.2 磁场解析方法 |
| 3.4.3 电磁力解析方法 |
| 3.4.4 磁场物理模型描述 |
| 3.5 流场场解析方法及其数学模型 |
| 3.6 铝电解槽多场耦合仿真模型 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 导流槽电热场计算结果和分析 |
| 4.1 常规铝电解槽电热场计算 |
| 4.1.1 计算基准条件 |
| 4.1.2 1/4槽电热场解析方法及网格划分 |
| 4.1.3 正常槽电一热模型仿真结果与分析 |
| 4.2 导流槽槽体结构设计 |
| 4.2.1 导流沟槽的设计 |
| 4.2.2 炭块表面倾斜坡度设计 |
| 4.2.3 槽体保温设计 |
| 4.2.4 阴极涂层设计 |
| 4.3 导流型铝电解槽电热场计算 |
| 4.3.1 导流槽1/4槽电热场解析模型 |
| 4.3.2 导流槽电热场结果解析 |
| 4.3.3 导流槽与常规槽计算结果的比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 导流型铝电解槽磁场及流场仿真计算 |
| 5.1 114.5kA两点进电铝电解槽磁场计算 |
| 5.1.1 计算基准条件 |
| 5.1.2 边界条件和网格划分 |
| 5.1.3 铝液磁场计算结果与分析 |
| 5.1.4 铝液磁场计算结果的验证 |
| 5.1.5 电磁力场计算结果 |
| 5.2 114.5kA两点进电铝电解槽槽铝液流场计算结果及分析 |
| 5.2.1 边界条件及网格划分 |
| 5.2.2 常规槽铝液流场结果及分析 |
| 5.2.3 铝液流场计算结果的验证 |
| 5.3 导流型铝电解槽流场计算结果及分析 |
| 5.3.1 边界条件及网格划分 |
| 5.3.2 沟槽内铝液流场分析 |
| 5.3.3 导流型铝电解槽铝液波动及运行风险评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 进一步工作的建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
| 致谢 |
（7）基于区域分解法的铝电解槽电场有限元分析并行计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 铝电解槽电磁场仿真研究现状 |
| 1.2.2 有限元分析并行计算研究现状 |
| 1.2.3 区域划分策略研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 2 铝电解槽电场的有限元分析 |
| 2.1 有限元方法及分析过程 |
| 2.1.1 有限元方法的基本原理 |
| 2.1.2 有限元分析的基本过程 |
| 2.2 商业有限元软件在物理场仿真中的应用 |
| 2.3 铝电解槽电场有限元分析 |
| 2.3.1 电磁场基本方程组 |
| 2.3.2 铝电解槽电场有限元离散格式 |
| 2.4 单元分析中的等参元法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于区域分解法的有限元分析并行化 |
| 3.1 区域分解法 |
| 3.1.1 区域分解法的基本思想 |
| 3.1.2 整体矩阵向量与子域矩阵向量之间的关系 |
| 3.1.3 区域划分的目标及原则 |
| 3.2 有限元并行算法设计 |
| 3.2.1 预处理共轭梯度法 |
| 3.2.2 有限元SBS-PCG算法 |
| 3.2.3 有限元EBE-PCG算法 |
| 3.3 边界条件的并行处理 |
| 3.3.1 系数矩阵的分布式压缩存储 |
| 3.3.2 固定约束条件的并行化处理 |
| 3.3.3 载荷条件的并行化处理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 有限元分析并行计算系统的设计与实现 |
| 4.1 并行平台和并行环境的准备 |
| 4.1.1 并行平台的搭建 |
| 4.1.2 并行环境的配置 |
| 4.2 有限元并行系统的总体设计 |
| 4.2.1 有限元并行仿真的总体流程 |
| 4.2.2 有限元并行系统的数据接口及功能模块 |
| 4.3 有限元并行程序的实现 |
| 4.3.1 并行计算的主从编程模式 |
| 4.3.2 并行程序的进程间通信 |
| 4.3.3 模型数据的组织及单元退化问题 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 铝电解槽电场分布的并行仿真 |
| 5.1 铝电解槽电场分布并行仿真的实施 |
| 5.1.1 铝电解槽电场有限元模型的建立 |
| 5.1.2 铝电解槽电场有限元模型的区域划分 |
| 5.1.3 有限元并行仿真的启动步骤 |
| 5.1.4 并行求解结果的合并 |
| 5.1.5 铝电解槽电场仿真结果的可视化 |
| 5.2 仿真结果分析 |
| 5.2.1 计算精度分析 |
| 5.2.2 并行性能分析 |
| 5.2.3 区域分解法与EBE方法的比较分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
| 致谢 |
（8）320kA铝电解槽电—磁—流场耦合仿真及性能评估方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 研究意义与目的 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 铝电解槽物理场仿真的研究现状 |
| 1.3.2 铝电解槽性能的研究现状 |
| 1.4 研究内容及论文的结构安排 |
| 第二章 铝电解槽物理场特点及其耦合仿真方法简介 |
| 2.1 铝电解的原理 |
| 2.2 铝电解槽的结构 |
| 2.3 铝电解槽的物理场 |
| 2.4 铝电解槽物理场仿真方法 |
| 2.4.1 单物理场仿真 |
| 2.4.2 多场耦合仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 320kA铝电解槽模型建立及其电磁场仿真计算 |
| 3.1 ANSYS有限元分析 |
| 3.1.1 有限元方法简介 |
| 3.1.2 ANSYS在铝电解槽物理场仿真中的应用 |
| 3.2 铝电解槽模型建立 |
| 3.2.1 实体模型建立 |
| 3.2.2 有限元模型建立 |
| 3.3 电-磁-流物理场分析 |
| 3.3.1 电场分析 |
| 3.3.2 磁场分析 |
| 3.3.3 流场分析 |
| 3.4 基于ANSYS铝电解槽电磁场的仿真 |
| 3.4.1 电场仿真 |
| 3.4.2 磁场仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于FLUENT的320kA铝电解槽流场的仿真计算 |
| 4.1 FLUENT仿真软件介绍 |
| 4.1.1 FLUENT软件的特点与结构 |
| 4.1.2 FLUENT在流场计算中的应用 |
| 4.2 铝电解槽流场模型建立 |
| 4.2.1 流场有限元模型 |
| 4.2.2 铝电解槽流场VOF模型建立 |
| 4.2.3 流场求解模型建立 |
| 4.3 流场仿真与分析 |
| 4.3.1 仿真步骤 |
| 4.3.2 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铝电解槽的槽稳定性与能耗的综合评估方法 |
| 5.1 基于电磁力信息熵的铝电解槽稳定性研究 |
| 5.1.1 稳定性机理 |
| 5.1.2 槽稳定性与电磁力之间的关系 |
| 5.1.3 基于电磁力信息熵的槽稳定性的评估方法 |
| 5.2 铝电解槽的经济指标 |
| 5.2.1 电流效率 |
| 5.2.2 铝电解槽能耗的计算方法及其影响因素 |
| 5.3 铝电解槽稳定性与能耗的综合评估方法 |
| 5.4 不同极距下铝电解槽的运行评估分析 |
| 5.4.1 稳定性分析 |
| 5.4.2 电流效率分析 |
| 5.4.3 槽电压分析 |
| 5.5 综合评估结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要工作和研究成果 |
| 6.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的主要研究成果 |
（9）320kA铝电解槽电磁场分布计算与优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铝电解工业概述 |
| 1.1.1 铝电解工业现状与发展 |
| 1.1.2 铝电解主要技术经济指标 |
| 1.2 铝电解槽电磁场计算研究的意义与现状 |
| 1.2.1 铝电解槽电磁场计算研究的意义 |
| 1.2.2 铝电解槽电场计算研究的现状 |
| 1.2.3 铝电解槽磁场计算研究的现状 |
| 1.3 铝电解槽电磁场优化的研究进展 |
| 1.4 预焙铝电解槽的母线设计方式概述 |
| 1.5 本文的研究目的和内容 |
| 1.5.1 研究的目的 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第二章 铝电解槽电磁场计算模型和优化理论 |
| 2.1 铝电解槽电场计算模型 |
| 2.1.1 铝电解槽电压平衡计算 |
| 2.1.2 铝电解槽电场数学模型的建立 |
| 2.2 铝电解槽磁场计算模型 |
| 2.2.1 铝电解槽磁场构成研究 |
| 2.2.2 铝电解槽槽内实体及槽壳部分磁场计算 |
| 2.2.3 母线系统磁场计算 |
| 2.3 铝电解槽三维电磁场分布计算软件应用 |
| 2.3.1 ANSYS仿真软件在电磁场分布计算中的应用 |
| 2.3.2 GSP总标量磁位法 |
| 2.4 电磁场优化理论判据 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 320kA铝电解槽电磁场仿真方法及验证 |
| 3.1 有限元计算模型的创建 |
| 3.1.1 对象描述 |
| 3.1.2 电场有限元模型的建立 |
| 3.1.3 磁场有限元模型的建立 |
| 3.2 加载和求解 |
| 3.2.1 电场加载与求解 |
| 3.2.2 磁场加载与求解 |
| 3.3 电场仿真结果分析与验证 |
| 3.3.1 电场分布 |
| 3.3.2 电场计算结果验证 |
| 3.4 磁场仿真结果分析与验证 |
| 3.4.1 磁场分布 |
| 3.4.2 磁场计算结果验证 |
| 3.4.3 铝液电磁力场计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 铝电解槽阴极结构电磁场优化设计及仿真研究 |
| 4.1 ANSYS有限元优化设计 |
| 4.2 铝电解槽阴极结构优化设计方案 |
| 4.2.1 铝电解槽阴极结构优化设计的目的 |
| 4.2.2 铝电解槽阴极结构优化设计方案 |
| 4.3 基于新型结构阴极结构铝电解槽电、磁场仿真优化分析 |
| 4.3.1 槽内实体及槽壳部分电场仿真 |
| 4.3.2 槽内实体及槽壳部分磁场优化分析 |
| 4.3.3 母线部分的设计 |
| 4.3.4 整体优化后电磁场计算结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 极距、铝水平对电磁场的影响及其仿真优化研究 |
| 5.1 极距和铝水平的研究方案 |
| 5.2 极距变化对电、磁场分布的关系研究 |
| 5.2.1 电场分布 |
| 5.2.2 磁场分布 |
| 5.3 不同铝水平对电、磁场分布的关系研究 |
| 5.3.1 电场分布 |
| 5.3.2 磁场分布 |
| 5.4 极距和铝水平对铝电解槽电、磁场影响的分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的主要研究成果 |
（10）基于EBE策略的铝电解槽磁场有限元并行计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究背景 |
| 1.2 铝电解槽磁场计算研究现状 |
| 1.3 有限元并行计算在磁场领域的研究现状 |
| 1.4 论文研究意义及研究内容 |
| 1.4.1 论文研究意义 |
| 1.4.2 论文研究内容 |
| 第二章 铝电解槽磁场并行计算总体设计 |
| 2.1 有限元法及其并行计算 |
| 2.1.1 有限元法及其分析流程 |
| 2.1.2 有限元并行计算及其方法比较 |
| 2.2 铝电解槽磁场计算问题分析与设计思路 |
| 2.2.1 铝电解槽磁场计算问题分析 |
| 2.2.2 铝电解槽磁场并行计算设计思路 |
| 2.3 铝电解槽磁场的并行计算环境 |
| 2.3.1 并行计算机类型的选择 |
| 2.3.2 并行编程模型的选择 |
| 2.3.3 并行编程模式的选择 |
| 2.4 铝电解槽磁场并行计算评价标准 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 铝电解槽磁场有限元分析 |
| 3.1 铝电解槽磁场的麦克斯韦方程 |
| 3.2 铝电解槽磁场双标量位有限元分析 |
| 3.2.1 双标量位有限元分析方法 |
| 3.2.2 铝电解槽磁场双标量位有限元分析 |
| 3.3 基于双标量位法的铝电解槽磁场等参元分析 |
| 3.3.1 基函数的确定 |
| 3.3.2 离散系数的形成 |
| 3.3.3 载荷向量的形成 |
| 3.4 铝电解槽磁场有限元方程组的求解 |
| 3.4.1 共轭梯度法 |
| 3.4.2 基于EBE的共轭梯度法 |
| 3.5 基于Jacobi预处理的EBE-CG算法 |
| 3.5.1 预处理技术的选择 |
| 3.5.2 基于Jacobi预处理的EBE-CG算法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 铝电解槽磁场有限元并行计算的实现 |
| 4.1 铝电解槽磁场并行计算的前期准备 |
| 4.1.1 ANSYS前处理及其参数化程序设计语言 |
| 4.1.2 铝电解槽磁场并行计算的前期准备 |
| 4.2 铝电解槽磁场有限元并行计算的实现 |
| 4.2.1 铝电解槽磁场计算的串行实现 |
| 4.2.2 铝电解槽磁场计算的并行实现 |
| 4.3 铝电解槽磁场并行计算平台的建立 |
| 4.3.1 硬件环境配置 |
| 4.3.2 软件环境配置 |
| 4.4 铝电解槽磁场并行计算结果分析 |
| 4.4.1 计算精度比较分析 |
| 4.4.2 并行计算性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
四、利用有限元法计算铝电解槽电磁场（论文参考文献）
- [1]基于CUDA平台的EBE有限元法并行实现及优化[D]. 张岩. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [2]铝电解槽阳极钢爪高温力学行为研究及结构优化[D]. 李熙. 兰州理工大学, 2020(12)
- [3]新型阴极结构铝电解槽物理场研究[D]. 宋杨. 东北大学, 2019
- [4]单元级别并行算法中系数矩阵预处理方法的研究与应用[D]. 韩小雨. 沈阳工业大学, 2017(08)
- [5]大容量节能铝电解槽多物理场耦合建模及结构优化研究[D]. 徐宇杰. 中南大学, 2014(01)
- [6]114.5kA导流型铝电解槽阴极结构设计及多场仿真[D]. 王瑞雪. 中南大学, 2013(06)
- [7]基于区域分解法的铝电解槽电场有限元分析并行计算研究[D]. 赵仙勇. 中南大学, 2013(06)
- [8]320kA铝电解槽电—磁—流场耦合仿真及性能评估方法[D]. 刘妮. 中南大学, 2012(02)
- [9]320kA铝电解槽电磁场分布计算与优化设计[D]. 杨枝. 中南大学, 2011(12)
- [10]基于EBE策略的铝电解槽磁场有限元并行计算研究[D]. 李海良. 中南大学, 2011(12)