在有色金属的熔炼过程中,熔体的搅拌是工艺中最重要的过程之一。与传统搅拌技术不同,电磁搅拌技术(EMS)对于提高有色金属铸造质量、改善金属内部微观结构、提升有色金属材料性能等方面都有着十分重要的作用。而传统电磁搅拌设备具有高功率、高感抗、高热负荷、低效率、低功率、低使用寿命的问题。为了解决这些问题,提高有色金属电磁搅拌效率、降低系统能耗。本文设计了一款适用于有色金属熔体的新型直流电磁搅拌装置,并且运用ANSYS有限元软件对该装置进行了电磁场和流场的数值模拟分析。论文主要内容如下:1.研究了电磁搅拌的运行原理。针对现有电磁搅拌装置进行了励磁方式选择,选择以直流电磁搅拌的方式进行结构分布设计,并且得出了结构参数和额定控制参数。2.研究了直流电机调速控制。针对传统电磁搅拌负载电机匀速转动的特点,在电磁搅拌旋转电机控制设计时,选择以电枢电压调速作为直流PWM型调速系统的设计方案。结合桥式控制电路设计了一款基于时延反馈的混沌电机转速控制系统,再运用Matlab对所设计的转速控制系统进行了仿真分析。3.研究了电磁场分布情况。根据MAXWELL方程组,在ANSYS中采用APDL模块对电磁场进行数值模拟。分析了稳态电磁场分布情况,瞬态电磁场分布情况,电磁力矩分布情况。4.研究了流场分布情况。根据流场流动方程和混沌混合理论,建立了搅拌槽内有色金属流场的Gambit模型,通过Fluent软件数值模拟了多个参数下流线的速度大小,瞬时流线的分布,Si元素的体积分数分布。5.研究了混沌混合理论。再运用Matlab软件计算和分析了金属熔体流场的Lyapunov指数和Kolmogorov熵评估熔体流动效果。6.研究了直流电磁搅拌器的冶金效果。从材料分析学科方法出发,针对铝硅合金熔体铸坯试样进行了切割,研磨抛光,化学腐蚀。通过XRD扫描和金相显微镜得出了晶体的分布情况和变化趋势。