[發(fā)明專利]一種基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911040012.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110795881B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杭志明;王碩煜;張龍;丁貴軍;楊鈞;甘為民;熊道毅;劉香年;張鵬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽馬鋼表面技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 南京九致知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32307
• 代理人: 嚴(yán)巧巧

1.一種基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據(jù)實(shí)物測(cè)繪，分別建立有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型和無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型；所述有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型包括結(jié)晶器銅板、電鍍槽、電鍍液相、陽(yáng)極和遮蔽板，所述無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型包括結(jié)晶器銅板、電鍍槽、電鍍液相和陽(yáng)極；

2)將建立的有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型和無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型分別導(dǎo)入comsol軟件進(jìn)行簡(jiǎn)化預(yù)處理，選定研究對(duì)象，并在研究對(duì)象周圈構(gòu)造電鍍液相；

3)預(yù)處理后的有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型、無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型均依次進(jìn)行流場(chǎng)模擬、濃度場(chǎng)模擬和電場(chǎng)模擬，其中，流場(chǎng)模擬的結(jié)果作為載體進(jìn)行濃度場(chǎng)模擬，濃度場(chǎng)模擬的結(jié)果作為電場(chǎng)模擬的初始值，電場(chǎng)模擬的結(jié)果為在設(shè)定電壓下結(jié)晶器銅板表面的電勢(shì)分布；

4)比較分析有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型電場(chǎng)模擬下結(jié)晶器銅板表面的電勢(shì)分布和無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型電場(chǎng)模擬下結(jié)晶器銅板表面的電勢(shì)分布；

5)根據(jù)有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型電場(chǎng)模擬下結(jié)晶器銅板表面的電勢(shì)分布調(diào)整遮蔽板的遮蔽位置，根據(jù)不同遮蔽位置下獲得的結(jié)晶器銅板表面電勢(shì)分布，獲取遮蔽板安裝的最佳遮蔽位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法，其特征在于，所述步驟3)中流場(chǎng)模擬的具體過(guò)程為：

對(duì)預(yù)處理后的有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型、無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型分別進(jìn)行手動(dòng)網(wǎng)格劃分處理，再分別選擇SST湍流模型進(jìn)行流場(chǎng)模擬，設(shè)置流域、固計(jì)算域的相關(guān)材料屬性，設(shè)置邊界條件、電鍍液相的初始速度，設(shè)置重力效應(yīng)，計(jì)算并獲取對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型流場(chǎng)中指定時(shí)間段內(nèi)電鍍液相的速度和壓力數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法，其特征在于，所述步驟3)中濃度場(chǎng)模擬的具體過(guò)程為：

分別對(duì)流場(chǎng)模擬后的有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型、無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型設(shè)置求解時(shí)間、設(shè)置流域內(nèi)陽(yáng)極金屬離子流入面的擴(kuò)散速度和陽(yáng)極金屬離子流出面的接收速度，以對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型流場(chǎng)模擬計(jì)算獲得的電鍍液相的速度和壓力數(shù)據(jù)作為濃度場(chǎng)模擬的初始值，計(jì)算并獲取對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型濃度場(chǎng)中陽(yáng)極金屬離子的濃度分布數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法，其特征在于，所述步驟3)中電場(chǎng)模擬的具體過(guò)程為：

分別對(duì)預(yù)處理后的有遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型、無(wú)遮蔽板結(jié)晶器銅板電鍍數(shù)學(xué)模型進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分，分別對(duì)自動(dòng)網(wǎng)格劃分后的數(shù)學(xué)模型設(shè)置電場(chǎng)邊界條件、設(shè)置陰極陽(yáng)極對(duì)象和負(fù)載電壓，設(shè)置絕緣面，將對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型濃度場(chǎng)模擬計(jì)算獲得的陽(yáng)極金屬離子的濃度分布數(shù)據(jù)作為電場(chǎng)模擬的初始值進(jìn)行電場(chǎng)模擬，分別計(jì)算對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型在電場(chǎng)中設(shè)定電壓下結(jié)晶器銅板表面的電勢(shì)分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法，其特征在于，所述流場(chǎng)模擬中手動(dòng)網(wǎng)格劃分處理獲得的網(wǎng)格質(zhì)量不低于0.6。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有限元仿真獲得結(jié)晶器銅板均勻鍍層的方法，其特征在于，所述步驟2)中數(shù)學(xué)模型導(dǎo)入comsol軟件的簡(jiǎn)化預(yù)處理包括切分包裹結(jié)晶器銅板周圈的電鍍液相為形狀規(guī)則的電鍍液相區(qū)域。