【摘 要】
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自从1861年金属材料中的电迁移现象被发现以来，电流对熔体凝固产生的影响一直被各国学者所关注。其中高密度脉冲电流作用下，熔体中电磁场的存在状态及分布规律引起了研究者们的
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自从1861年金属材料中的电迁移现象被发现以来，电流对熔体凝固产生的影响一直被各国学者所关注。其中高密度脉冲电流作用下，熔体中电磁场的存在状态及分布规律引起了研究者们的极大兴趣。本文系统分析了电脉冲作用下熔体内部电磁场分布数值模拟的基本理论与方法，确定采用有限元法进行数值模拟分析，选取ANSYS软件中SOLID231为电磁仿真中的电场分析单元，SOLID117为磁场分析单元，通过对比六面体网格划分方法和自由网格划分方法的优缺点，确定采用自由网格划分方法进行有限元数值计算，网格划分密度等级为三级；应用所建立的模型对盐水、汞溶液内部电磁场分布规律进行了研究，并应用四极法对模拟结果进行了验证，模拟结果与实测结果吻合度良好，确定了数值模拟的可行性。通过建立电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内部电磁场分布仿真模型，从熔池大小、电极粗度、电极阵列设计三个方面对熔体中电场分布的状况进行了模拟，研究表明，当电极直径一定时，熔池直径过大或过小都可导致趋肤效应，使两电极之间的电势等值线以及熔体表层等势线分布不均匀；而当熔池直径为200mm，电极半径选取14mm时，电场分布最为均匀；当选用两组电极时，电极距离10cm的一组电势分布范围广，但是分布不均匀，在各自电极周围形成一个等势线密集区；电极距离5cm的一组电势分布范围较小，分布较均匀，没有形成电势差较大的区域，因此应适当调整脉冲电极间距；当电极组数较多时，电势差较小，分布均匀；当电极组数较少时，电势差较大，分布不均匀。磁感应强度随着距离熔池底部的距离增大而增大，当模拟点距离熔池底部的距离为0.24m时，磁感应强度最大，随后又随着距离熔池底部的距离增大而减小。
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