金屬鋰廣泛應(yīng)用于新能源汽車、火箭燃料、合金等領(lǐng)域[1-4]，尤其是電池材料行業(yè)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(wěn)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(zhì)、金屬鋰和氯氣構(gòu)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(zhì)形成的兩相湍流流動 電解質(zhì)液相流動會影響電解槽內(nèi)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(yīng)的強度，兩者均會導(dǎo)致電解槽流場不穩(wěn)定 一旦流場不穩(wěn)定發(fā)生，則槽內(nèi)循環(huán)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(dǎo)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(nèi)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(shù)值模擬方法具有高度精確性及穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于電解過程中復(fù)雜流場預(yù)測 在數(shù)值模擬中，預(yù)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(zhì)形成的界面，但它需要足夠精細的網(wǎng)格以追蹤較小的氣泡，計算資源需求較大，不適合對工業(yè)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(yù)測單氣泡或尺寸較大的氣泡，研究其對于電解槽內(nèi)流場分布及電解質(zhì)與金屬界面穩(wěn)定性的影響[6-10] 在Euler-Euler法中，連續(xù)相和分散相均被視為連續(xù)相，體積分數(shù)被認為是空間的連續(xù)函數(shù)[11-13] Euler-Lagrange法將氣泡作為離散質(zhì)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(shù)在10%~15%之間[16-19] 以歐拉-拉格朗日方法為基礎(chǔ)建立的DPM模型屬于離散模型，對于連續(xù)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(yè)電解過程中，氣泡多尺度運動使得數(shù)值模擬具有挑戰(zhàn)性 POZZETTI等[20]考慮到體積和流體的細尺度，開發(fā)了一種多尺度的DEM-VOF方法，利用VOF將DEM求