Theoretical investigations of electromagnetic control of glass melt flow
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
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| Weitere Verfasser: | , , |
| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | eng |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
Univ.-Verl. Ilmenau
2008
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| Online Zugang: | Kurzbeschreibung Inhaltsverzeichnis |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008 Die elektromagnetische Strömungskontrolle von Flüssigkeiten mit hoher elektrischer Leitfähigkeit wird bereits in verschiedenen Bereichen industriell genutzt. Vergleichsweise neu ist die Anwendung elektromagnetischer (Lorentz) Kräfte zur Beeinflussung von Fluiden mit geringer elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Glasschmelzen. Die Lorentzkraft in Glasschmelzen wird durch die Überlagerung eines eingeprägten elektrischen Stromes und eines externen Magnetfeldes erzeugt.Grundsätzlich kann die Lorentzkraft zur Durchflussregulierung und für das Durchmischen genutzt werden. Diese theoretische Arbeit widmet sich beiden Anwendungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung der charakteristischen Materialeigenschaften von Glasschmelzen. Im ersten Teil der Dissertation wird die Rohrströmung von Glasschmelzen anhand eines eindimensionalen analytischen Modells untersucht. Die Strömung wird durch Lorentzkraft und Gravitation beeinflusst. Weiterhin werden Temperaturänderungen durch Wärmeverluste, direkte elektrische Heizung, Konvektion und Wärmeleitung in die Betrachtung einbezogen. Wie bei laminarer Rohrströmung mit konstanten Materialeigenschaften hängt die mittlere Geschwindigkeit im Bereich hoher und sehr niedriger antreibender Kräfte linear von diesen ab. Für reine Heizung wird eine neue laminare Strömungscharakteristik beobachtet das Quadrat der mittleren Geschwindigkeit ist proportional zur antreibenden Kraft. Bei Kühlung jedoch kann das Strömungsverhalten Bifurkationen mehrwertige Lösungen aufweisen, die bereits durch ein einfaches nicht-magnetisches Experiment nachgewiesen werden können. Dieses nichtlineare Verhalten wird durch die starke Kopplung von Geschwindigkeit, Temperatur und temperaturabhängigen Materialeigenschaften hervorgerufen. Die Ergebnisse des analytischen Modells werden durch zweidimensionale, axialsymmetrische Simulationen validiert. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird dreidimensionale Strömungssimulationen von Glasschmelze in einem Tiegel präsentiert. Die Lorentzkraft führt insgesamt zu einer Zunahme der kinetischen Energie. Die mittlere Geschwindigkeit ist eine lineare Funktion der Lorentzkraft, falls diese dominiert. Der Übergang von einer vorwiegend durch Auftrieb angetriebenen Strömung zu einer elektromagnetisch gesteuerten Strömung ist durch eine Hysterese gekennzeichnet. Man erhält zwei verschiedene stationäre Strömungsstrukturen für einen gegebenen Steuerparameter. Die Lösung hängt dabei von den Anfangsbedingungen der Berechnung ab. Weiterhin kann das dreidimensionale Problem auf eine Strömung in einem geschlossenen Rohrkreislauf reduziert werden. Die mittlere Geschwindigkeit wird dabei durch eine algebraische Gleichung beschrieben. Der geschlossene Rohrkreislauf ist die stark vereinfachte Darstellung einer geschlossenen Stromlinie in einem Tiegel unter dem Einfluss der Lorentzkraft. Das Modell ermöglicht klar den Einfluss der temperaturabhängigen Viskosität und elektrischen Leitfähigkeit auf das Strömungsverhalten aufzuzeigen. |
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| Beschreibung: | Parallel als Online-Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=11218 |
| Beschreibung: | X, 103 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3939473375 3-939473-37-5 9783939473374 978-3-939473-37-4 |