低频圆柱感应式液态金属电磁泵研究

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1、分类号：TP331密级：公开UDC：学校代码：10127硕士学位论文论文题目：低频圆柱感应式液态金属电磁泵研究英文题目：Lowfrequencyofcylinderinductiontypeliquidmetalelectromagneticpumpresearch学位类别：工学硕士研究生姓名：姜涛学号：201202156学科(领域)名称：材料科学与工程指导教师：麻永林职称：教授协助指导教师：职称：2015年5月30日独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所

2、知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文（纸质版和电子版）的规定，即：本人唯一指定研究生院有权保留送交学位论文在学校相关部门存档，允许论文在校内被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。在论文作者同意的情况下，研究生院可以转授权第三

3、方使用查阅该论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）内蒙古科技大学硕士学位论文摘要随着磁流体力学的兴起，电磁冶金已经成为现代材料加工过程的关键技术之一。电磁泵是利用洛伦兹力驱动金属液体的装置，在处理材料的过程中产生径向电磁力推送熔融金属。采用非接触的方式驱动金属液体，可以有效地避免外部气体进入造成的金属氧化，提高材料表面质量，改善内部组织性能。目前，在冶金领域连铸过程中，多采用传导式电磁泵进行液体驱动定量浇铸。相比传导式电磁泵，感应式圆柱电磁泵具有流量大与扬程高等特点。然而，感应式圆柱电磁泵因其体积庞大，仅用

4、于大型核动力设备传输冷却剂。本文致力于设计制作小型圆柱感应式电磁泵，为感应式电磁泵在工业中的普及提供参考。本文计算建立在电磁驱动理论基础之上，通过运用ANSYS有限元分析软件对感应式圆柱电磁泵进行分析计算。电磁泵主要由初级铁心绕组提供行波磁场，由泵沟内金属熔液作为次级沿径向传输。文章分别对电磁泵磁极极数，初级铁心，绕组电流，电源频率以及其他相关结构参数进行模拟计算，探索其各个部分对电磁泵工作效率的影响。在分析计算的基础上制作相应的电磁泵样机进行相关实验，从而验证模拟计算的可靠性，为样机的改进提供参考依据。通过

5、对电磁泵各个部分结构的计算分析发现：磁极极对数为偶数的电磁泵能提供更高的磁感应强度。环绕在泵沟外侧的初级铁心排布越紧密，对绕组产生的磁场强度利用率越高。而且，中心铁心厚度以初级铁心磁轭厚度为宜。参考各部分结构对电磁泵工作效率的影响，在设计电磁泵时要根据所需电磁泵的体积尺寸确定其绕组的承载能力，为电磁泵传输压差、流量等相关参数提出合理的设计方案。在内部装置结构，外部加载等方面的计算分析基础上，本文成功制作出一台长310mm，直径250mm的感应式圆柱电磁泵，该泵额定线电压120v，线电流30A，可提供0.5个大

6、气压与17L/min的流量。通过模拟液态金属锡在泵中的传输，观察了电磁泵模拟计算的一个正弦周期内液态锡中磁感应强度、感应电流以及电磁力的变化情况。该电磁泵传输扬程与其对应模型计算结果存在较高的一致性。实验表明有限元分析技术能够为电磁泵设计提供了有效的指导作用。关键词：电磁泵；数值模拟；初级铁心；绕组；电磁力I内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftheMHD,electromagneticmetallurgyhasbecomeoneofthekeyofmodernm

7、aterialsprocessing.Accordingtothedifferenteffectofelectromagneticfieldintheprocessofmaterialhandlingcharacteristics,itmainlydividesinto:shapecontrol,fluiddrive,heatflowandproduced,etc.ElectromagneticpumpistheuseofLorentzforcedrivingdevice,liquidmetalinthetr

8、eatmentofthematerialintheprocessofradialelectromagneticforcetopushmoltenmetal.Withthemethodofnon-contactdrivemetalliquid,itcaneffectivelyavoidtheexternalgasintothecauseofmetaloxide,improvingthequalityo