金屬鋰廣泛應用于新能源汽車、火箭燃料、合金等領域[1-4]，尤其是電池材料行業對金屬鋰的需求日益增長
在金屬鋰制備過程中，由于Li+的還原電勢遠低于H+，而常見的鋰化合物在熱力學上過于穩定，以至于無法在溫和條件下生成鋰金屬，因此金屬鋰的制備通常采用熔鹽電解法[5]
鋰電解槽是電解質、金屬鋰和氯氣構成的液-液-氣三相流動體系，其中金屬鋰以極低的速度上升無法對速度場進行干擾，研究重點為氯氣與電解質形成的兩相湍流流動
電解質液相流動會影響電解槽內部溫度分布，而氯氣以氣泡的形式運動在流場中影響電解槽中二次反應的強度，兩者均會導致電解槽流場不穩定
一旦流場不穩定發生，則槽內循環流動被干擾，氯氣無法順利排出，造成鋰的二次氧化，影響鋰鹽混合物的溶解，最終導致電解槽無法運行
因此，流場是電解槽中重要的物理場之一，直接決定電解槽效率
流場內氣泡微觀運動捕捉及速度場測定的困難使得實驗研究難以進行，而數值模擬方法具有高度精確性及穩定性，已廣泛應用于電解過程中復雜流場預測
在數值模擬中，預測氣泡運動的方法可以分為三種：流體體積法(VOF)、Euler-Euler法和Euler-Lagrange(或DPM)法
VOF方法主要用來捕獲氣泡-電解質形成的界面，但它需要足夠精細的網格以追蹤較小的氣泡，計算資源需求較大，不適合對工業電解槽中的小氣泡群進行跟蹤
目前，該方法主要用于分析預測單氣泡或尺寸較大的氣泡，研究其對于電解槽內流場分布及電解質與金屬界面穩定性的影響[6-10]
在Euler-Euler法中，連續相和分散相均被視為連續相，體積分數被認為是空間的連續函數[11-13]
Euler-Lagrange法將氣泡作為離散質點，分析氣泡群對流場的影響[11-15]
相對于Euler-Euler法，Euler-Lagrange法所需的建模工作更少，因為其通常不考慮氣泡間的相互作用
該方法僅適用于稀懸浮液，即離散相的體積分數在10%~15%之間[16-19]
以歐拉-拉格朗日方法為基礎建立的DPM模型屬于離散模型，對于連續相采用歐拉坐標系描述，將氣泡視為離散相，通過拉格朗日微分方程來求解離散相顆粒的軌道
在工業電解過程中，氣泡多尺度運動使得數值模擬具有挑戰性
POZZETTI等[20]考慮到體積和流體的細尺度，開發了一種多尺度的DEM-VOF方法，利用VOF將DEM求
聲明：
“鋰電解槽極間通道內兩相流場數值模擬” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：李文英,吳荔荔,路貴民
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2025年08月05日 ~ 07日 
