工业电解锰阴极极板边缘存在电流密度大、流场线弯曲、远离平衡态等特征,极易诱发包括金属枝晶分形生长等非线性动力学行为,导致电极间短路、电流效率低、电解能耗高等问题,目前工业上还未找到合适的方式来调控锰枝晶生长。因此,探究电解锰阴极金属枝晶分形生长的调控规律和动力学生长机制是实现电解锰过程中低能耗高效率的有效途径。本文以金属电沉积过程中的自组织分形生长行为为研究出发点,采用脉冲电场强化手段,以金属锰电沉积过程中枝晶分形生长为调控目标,用分形维数表征锰枝晶分形程度,电流效率表征电解锰过程节能降耗程度。为进一步探究脉冲电沉积调控金属枝晶分形生长机制,建立界面反应流与传质流耦合的非线性动力学新模型,揭示离子迁移对阴极金属枝晶分形生长行为的重要影响。同时采用计算流体动力学方法模拟计算电解装置内的流体运动状态,最后基于修正的DLA模型,验证了脉冲电沉积调控金属枝晶分形生长机制的合理性,进而开发了脉冲调控金属锰分形电沉积过程强化技术,实现了跨尺度自组装行为的调控,为电解锰过程提高电流效率和降低电解能耗提供理论指导。本论文的具体研究结果如下:（1）针对电解锰过程阴极产生的枝晶分形生长现象,探究了恒流电解和脉冲电解对阴极金属枝晶分形生长的影响,发现脉冲电解可以调控锰枝晶分形生长,通过脉冲参数的考察,发现当脉冲频率为200 Hz,脉冲占空比为1/3时,阴极表面枝晶结构产物较少,分形特征较弱,同时发现流速对枝晶生长有重要影响。（2）为进一步探究脉冲电沉积调控金属枝晶分形生长机制,建立了界面反应流与传质流耦合的非线性动力学新模型,揭示了离子迁移对阴极金属枝晶分形生长行为的重要影响。实验考察了电解液浓度、流速大小、流场方向等因素对锰枝晶分形生长的影响,考察流场方向对锰枝晶分形生长的影响时发现:电解液由阴极流向阳极时,脉冲频率对枝晶生长形貌影响较小,分形现象不明显;而当电解液由阳极流向阴极时,脉冲频率对枝晶生长形貌影响较大,分形现象明显,从而揭示了枝晶分形生长的内在机制是离子迁移。最后通过计算流体动力学模拟计算电解装置内的流场变化,经雷诺数计算,电解装置内电解液的流动状态为层流,同时发现流体速度不同将导致阴极局部微观流场不同,进而影响金属枝晶分形生长。（3）基于传统DLA模型,引入交变电场驱使的定向运动修正传统DLA模型的粒子游走方式,建立并编写Matlab程序对脉冲电沉积调控金属枝晶分形生长机制进行模拟,模拟考察了粒子数目、随机运动强度、交变电场运动强度等参数下的枝晶形貌图,同时与实际实验结果进行分析比较,发现模拟结果与实验结果具有高度相似性,验证了该模型的合理性并进一步完善了DLA模型。综上所述,可利用脉冲电沉积方法调控电解锰阴极金属枝晶分形生长,从而获得致密的锰沉积层,为电解锰过程节能降耗提供理论指导。