Данная работа посвящена численному моделированию естественной конвекции расплава жидкого стекла в упрощенной модельной конструкции тигля электропечи прямого нагрева, верификации численного решения сопряженной задачи тепломассобмена и электростатики с учетом переменности свойств среды. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Упрощение трехмерной геометрии и определение математической постановки задачи. Создание расчетной сетки и исследование сеточной сходимости. 2. Написание собственного решателя для OpenFOAM для решения сопряженной задачи. 3. Верификация разработанного решателя OpenFOAM путём сравнения с расчётами, полученными при помощи COMSOL Multiphysics. 4. Исследование влияния прикладываемого напряжения и температуры электродов на течение в тигле, а также влияния некоторых других параметров в постановке задачи, включая температуру на стенках тигля. В результате выполнения работы все вышеперечисленные задачи были успешно решены, а полученный оригинальный материал и опыт могут быть использованы в будущих работах по тематике моделирования процессов, происходящих внутри различных индукционных печей.

This work is devoted to the numerical simulation of the natural convection of molten liquid glass in a simplified crucible design of a direct-heating electric furnace, verification of the numerical solution of the conjugate problem of heat and mass transfer and electrostatics, taking into account the variability of the properties of the medium. Tasks that were solved during the research: 1. Simplification of three-dimensional geometry and definition of the mathematical formulation of the problem. Creation of a computational grid and investigation of grid convergence. 2. Writing your own solver for OpenFOAM so that it is possible to solve the associated problem. 3. Verification and validation of the trial calculation between OpenFOAM and COMSOL Multiphysics. 4. Investigation of the effect of the applied voltage and temperature of the electrodes on the flow in the crucible. Also, the effects of the problem statement and temperature on the walls of the crucible. As a result of the work, all of the above tasks were successfully solved, and the original material and experience obtained can be used in future work on the topic of modeling processes occurring inside various induction furnaces.