Дослідження характеристик електромагнітних полів методами імітаційного моделювання у багатоелектродних системах із застосуванням суперпозиції струмів при обробці розплавів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorІванов А. В.
dc.contributor.authorОбрубов А. В.
dc.contributor.authorТурти М. В.
dc.contributor.authorВінніченко І. Л.
dc.contributor.authorРябенький В. М.
dc.contributor.authorУшкаренко О. О.
dc.contributor.authorВерещаго Є. М.
dc.contributor.authorIvanov Artem V.
dc.contributor.authorObrubov Andrii V.
dc.contributor.authorTurty Marina V.
dc.contributor.authorVinnychenko Iryna L.
dc.contributor.authorRyabenkiy Volodymyr M.
dc.contributor.authorUshkarenko Oleksandr O.
dc.contributor.authorVereshchago Eugen M.
dc.date.accessioned2025-05-19T12:00:40Z
dc.date.available2025-05-19T12:00:40Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionДослідження характеристик електромагнітних полів методами імітаційного моделювання у багатоелектродних системах із застосуванням суперпозиції струмів при обробці розплавів = Investigation of electromagnetic field characteristics by simulation modelling in multi-electrode systems using current superposition in melt treatment / А. В. Іванов, А. В. Обрубов, М. В. Турти, І. Л. Вінніченко, В. М. Рябенький, О. О. Ушкаренко, Є. М. Верещаго // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2024. – № 4 (497). – С. 102–107.
dc.description.abstractДля поліпшення якості литого металу у технологіях ливарного виробництва виконують обробку розплаву різними електротехнологічними методами. Одним із них є метод кондукційної електрострумової обробки одночасно різними типами струмів (М-С). Такий підхід дозволяє суттєво розширити функціональні можливості обробки розплаву електричним струмом. Але, у цьому випадку виникає проблема врахування різних модифікацій параметрів системи «типи струмів − типи електродних систем». Методи імітаційного моделюванні процесів для М-С дозволяють первинно визначити найбільш ефективні варіанти їх сполучення. Враховуючи складність процесів при М-С, для визначення можливих сценаріїв їх розвитку, на першому етапі логічно застосовувати спрощені підходи до моделювання. Актуальною, при цьому, постає наступна мета досліджень. Методами математичного моделювання в азимутальній 2D постановці визначити особливості розподілу електромагнітного поля та характеристик силового впливу в розплаві ливарного доевтектичного алюмінієво-кремнієвого сплаву при обробці його суперпозицією електричних струмів при використанні багатоелектродних систем. Досліджувалось застосування для одночасної обробки трьох типів струмів: AC, DC та їх суперпозиція (S) при двох типах електродних систем. Дві пари електродів, розташованих на однаковій відстані практично у центрі ємності з розплавом, та різнорознесені пари електродів. Для моделювання використовували систему рівнянь Максвела та Нав’є – Стокса. Отримані результати показали суттєву якісну різницю для випадку чотириелектродної системи у процесі формування як базових електричного і магнітного поля, так і поля дії електромагнітної сили. В усіх випадках спостерігаються суттєво непотенціальні поля. Зміна тільки типу електродної системи дає змогу без додаткових енерговитрат суттєво змінювати просторову конфігурацію електромагнітного поля, а, значить, поля сил та, відповідно, течій. Кількісний аналіз характеристик електромагнітного поля показав, що при одночасному застосуванні AC та DC, на відміну від DC та DC, незалежно від типу електродної системи, у центрі ємності формується коливальний режим з ознаками резонансу для напруженості магнітного поля за рахунок не синфазних різночастотних струмів. Для S та DC імпульсний струм (IS) згладжує низькочастотні коливання DC, збільшуючи амплітуду напруженості магнітного поля. Таким чином, для практичного використання можна рекомендувати застосування струмів AC та DC, а також S та DC. У експериментальній роботі [9] саме ці типи струмів показали суттєве підвищення властивостей виливка.
dc.description.abstract1To improve the quality of cast metal in foundry technologies use various electrotechnological methods of the melt treatment. One of them is the method of conductive electric current treatment (CECT) with different types of currents simultaneously. This approach allows to significantly expand the functionality of melt treatment with electric current. But, in this case, there is a problem of taking into account various modifications of the parameters of the system «types of currents-types of electrode systems». Methods of simulation modeling of the CECT processes by different types of currents simultaneously allow to initially determine the most effective options for their combination. Taking into account the complexity of the CECT processes, it is logical to apply simplified modeling approaches at the first stage to determine possible scenarios of their development. The following research objective is relevant. By the methods of mathematical modeling in the azimuthal 2D formulation, to determine the features of the electromagnetic field distribution and characteristics of the force effect in the melt of a hypoeutectic aluminum-silicon alloy when it is treated by a superposition of electric currents with using multi-electrode systems. The application for simultaneous processing of three types of currents was investigated: AC, DC, and their superposition (S) with two types of electrode systems. Two pairs of electrodes located at the same distance almost in the center of the molten metal container, and spaced pairs of electrodes. The Maxwell and Navier-Stokes systems of equations were used for modeling. The obtained results showed a significant qualitative difference for the case of a four-electrode system in the formation of both the basic electric and magnetic fields and the field of action of the electromagnetic force. In all cases, the fields observed are essentially non-potential. Changing only the type of electrode system makes it possible to significantly change the spatial configuration of the electromagnetic field, and thus the field of forces and, consequently, the flows, without additional energy expenditure. A quantitative analysis of the electromagnetic field characteristics showed that when AC and DC are used simultaneously, in contrast to DC and DC, regardless of the type of electrode system, an oscillatory mode with signs of resonance for the magnetic field strength is formed in the center of the tank due to out-of-phase different-frequency currents. For S and DC, the impulse current (IS) reduces the low-frequency oscillations of DC, increasing the amplitude of the magnetic field strength. Thus, for practical use can be recommended the AC and DC, as well as S and DC currents combinations. In the experimental work [9], these types of currents showed a significant increase in the properties of the casting.
dc.identifier.issn2311-3405 (Print)
dc.identifier.issn2313-0415 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/10473
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК; 519.876.5:621.3.014.1:536.3
dc.subjectелектрострумова обробка
dc.subjectалюмінієво-кремнієві сплави
dc.subjectметалевий розплав
dc.subjectімітаційне моделювання
dc.subjectтопологія електромагнітного поля
dc.subjectтипи електродних систем
dc.subjectelectric current treatment
dc.subjectaluminum-silicon alloys
dc.subjectmetal melt
dc.subjectsimulation modeling
dc.subjectelectromagnetic field topology
dc.subjecttypes of electrode systems
dc.titleДослідження характеристик електромагнітних полів методами імітаційного моделювання у багатоелектродних системах із застосуванням суперпозиції струмів при обробці розплавів
dc.title.alternativeInvestigation of electromagnetic field characteristics by simulation modelling in multi-electrode systems using current superposition in melt treatment
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Ivanov.pdf
Розмір:
498.38 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
4.38 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

№ 4 (497) 2024