[发明专利]一种铝液界面模拟方法

说明书

本发明公开了一种铝液界面模拟方法。步骤一、通过采集系统采集阳极导杆距压降数据值；步骤二、通过相关函数证明阳极导杆等距压降数据值具有分形特性；步骤三、构造函数迭代系统，运用分形插值法模拟铝液界面，通过函数迭代系统公式编写MATLAB程序，计算垂直比例因子的值，将插值点与垂直比例因子输入到MATLAB程序中，模拟铝电解槽铝液界面。本发明利用计算机模拟生成铝液界面，研究人员能快速地了解铝电解槽内部情况，适时做出调整方案，节省财力物力和人力。

技术领域

本发明涉及铝电解槽领域，具体涉及一种运用计算机模拟铝液界面的方法。

背景技术

铝电解槽内存在两种熔融的液体，由于铝液的密度大于电解质的密度，槽内存在明显的分层现象，上面一层为电解质，下面一层为铝液。铝电解槽中电场和磁场作用下产生的电磁力使铝液界面变形，因而引起电流的变化，电流变化反过来改变了电磁力，于是这种耦合作用导致了铝液液面的周期性波动。这种周期性波动会引起极距的变化，会引发极间短路，致使电解槽不能正常工作。倘若没有被及时发现并采取措施平稳剧烈波动，会导致铝电解槽消耗大量的电能，电解效率大幅度降低，更有甚者会导致停槽，影响铝电解槽的生产。铝电解槽在生产过程中在正常工作中处于高温状态，而且槽内的高温熔体具有非常强烈的腐蚀性，一般材料在槽内会很快腐蚀，难以实现在线监测和控制电解槽的工作状态，直接测量铝液波动的信息十分困难。李剑虹等人在《铝电解槽铝液液面波动的实时监测与分析》提出在温度与导杆横截面积一定的时候，阳极导杆电压降可以反映阳极电流，就认为其是描述阳极电流的单值函数，因此，不需要进行上述数学公式的转换，就可以根据阳极导杆等距压降波动间接反映铝液的波动。目前需要迫切解决的技术问题是：如何直观地反映铝液界面的波动状态，能够让研究人员能快速地了解铝电解槽内部情况，适时做出调整方案，保证铝电解槽的正常运行，提高电流效率，减小能耗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铝液界面模拟方法，通过运用分形插值方法模拟波动的铝液界面。

本发明的技术方案为：一种铝液界面模拟方法，具有以下步骤：

步骤一、通过采集系统采集阳极导杆等距压降数据值，所述采集系统包括两个探针、传输线和采集板，探针与传输线的一端连接，传输线的另一端和采集板上的接口连接；

步骤二、通过相关函数计算出的Hurst指数值证明阳极导杆等距压降数据值具有分形特性；

相关函数为：log(R/S)_n＝log(c)+H*log(n)，其中，H表示Hurst指数，R/S为重标极差，log(c)为常数；

步骤三、构造函数迭代系统，运用分形插值法模拟铝液界面；

函数迭代系统为：W(x,y,z)＝(Φ_n(x),Ψ_m(y),G_n,m(x,y,z))，其中，Φ_n(x)为x方向的压缩变换，Ψ_m(y)为y方向的压缩变换，G_n,m(x,y,z)为z方向的压缩变换；

其中：Δ_n,m(y,z)＝(F_n+1,m(x₀,y,z)-F_n,m(x_N,y,z))/2

Θ_n,m(x,z)＝(F_n,m+1(x,y₀,z)-F_n,m(x,y_M,z))/2