随着高尖端技术的发展,全球稀土金属的需求日益旺盛,特别是在航天领域和电子领域中。在冶金行业中,采用火法冶金设备(稀土金属电解槽)制取单一稀有轻金属。稀土金属电解槽的原理是在直流的作用下,使熔融状态的金属离子在阴极得到电子还原成稀土金属。经过几十年的发展,稀土金属电解槽相比于铝电解槽仍有很大差距,比如电流效率低,电解槽寿命短,电解槽大型化发展缓慢等等。电解槽的寿命和电流效率与电解槽复杂的物理场、槽型尺寸以及电解槽的各种保护材料等等有关。其中流场是研究其它物理场(温度场、电场、磁场等)的前提,可以给予其它物理场的分布(比如电场分布、温度场分布)提供理论参考,本文研究的重点就是对电解槽的多相流进行数值分析。本文主要研究内容：(1)稀土金属电解槽阳极生成的气泡对电解槽流体流动的影响；(2)稀土金属电解槽阴极析出的金属对槽内流体流动的影响；(3)气泡和金属共同作用下槽内流场流动情况；(4)抑制结瘤物生成的方法；(5)稀土金属电解槽的各种保护材料的选择；(6)通过上述的研究结论,对3KA电解槽进行开发设计。结论与成果：(1)阳极生成的气泡是电解槽上半部分流体流动的关键影响因素,而阴极金属下沉是电解槽下部分流体流动的主要推动力,这个结论符合实际生产情况,对一直以来忽略金属下沉对流体流动的影响提供自己的看法。(2)阳极气体主要集中在距离阳极4cm区域内、靠近液面处,可以在这个点附近收集气体。(3)根据(1)的理论,证明结瘤物的生成是电解质流动与金属钕下沉共同作用的。(4)对3KA电解槽进行开发设计。提高电解槽的电流效率和寿命、设计合格的大型化电解槽设备是一项艰巨的研究课题,由于电解槽槽内物理场的复杂性、电解槽实验的昂贵性,一直阻碍电解槽朝着自动化方向发展。但随着全国各个研究所、企业和高校都参与进来,相信不远的将来将会出现新型的电解槽设备。