金属锂广泛应用于新能源汽车、火箭燃料、合金等领域[1-4]，尤其是电池材料行业对金属锂的需求日益增长
在金属锂制备过程中，由于Li+的还原电势远低于H+，而常见的锂化合物在热力学上过于稳定，以至于无法在温和条件下生成锂金属，因此金属锂的制备通常采用熔盐电解法[5]
锂电解槽是电解质、金属锂和氯气构成的液-液-气三相流动体系，其中金属锂以极低的速度上升无法对速度场进行干扰，研究重点为氯气与电解质形成的两相湍流流动
电解质液相流动会影响电解槽内部温度分布，而氯气以气泡的形式运动在流场中影响电解槽中二次反应的强度，两者均会导致电解槽流场不稳定
一旦流场不稳定发生，则槽内循环流动被干扰，氯气无法顺利排出，造成锂的二次氧化，影响锂盐混合物的溶解，最终导致电解槽无法运行
因此，流场是电解槽中重要的物理场之一，直接决定电解槽效率
流场内气泡微观运动捕捉及速度场测定的困难使得实验研究难以进行，而数值模拟方法具有高度精确性及稳定性，已广泛应用于电解过程中复杂流场预测
在数值模拟中，预测气泡运动的方法可以分为三种：流体体积法(VOF)、Euler-Euler法和Euler-Lagrange(或DPM)法
VOF方法主要用来捕获气泡-电解质形成的界面，但它需要足够精细的网格以追踪较小的气泡，计算资源需求较大，不适合对工业电解槽中的小气泡群进行跟踪
目前，该方法主要用于分析预测单气泡或尺寸较大的气泡，研究其对于电解槽内流场分布及电解质与金属界面稳定性的影响[6-10]
在Euler-Euler法中，连续相和分散相均被视为连续相，体积分数被认为是空间的连续函数[11-13]
Euler-Lagrange法将气泡作为离散质点，分析气泡群对流场的影响[11-15]
相对于Euler-Euler法，Euler-Lagrange法所需的建模工作更少，因为其通常不考虑气泡间的相互作用
该方法仅适用于稀悬浮液，即离散相的体积分数在10%~15%之间[16-19]
以欧拉-拉格朗日方法为基础建立的DPM模型属于离散模型，对于连续相采用欧拉坐标系描述，将气泡视为离散相，通过拉格朗日微分方程来求解离散相颗粒的轨道
在工业电解过程中，气泡多尺度运动使得数值模拟具有挑战性
POZZETTI等[20]考虑到体积和流体的细尺度，开发了一种多尺度的DEM-VOF方法，利用VOF将DEM求
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“锂电解槽极间通道内两相流场数值模拟” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色网
来源：李文英,吴荔荔,路贵民
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2025年06月20日 ~ 22日 
