浮法玻璃成型过程可视化仿真的研究

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浮法工艺是目前世界上主要的玻璃生成工艺,我国对浮法工艺的研究起步较晚,而西方国家一直对我国进行相关技术封锁,使得我国浮法工艺水平较为落后,尤其是在成型技术上,工艺参数的调整基本上是依靠技术人员的经验进行,致使我国的玻璃生产普遍质量较差,特种浮法玻璃无法自主生产。因此,展开针对玻璃成形过程控制的相关研究成为业界的迫切需求。在玻璃成形过程中,玻璃带、锡液和保护气体之间存在频繁复杂的能量交换,系统影响因素众多,非线性程度高,想要通过理论分析的方法找到其控制方程不具备可行性,而通过采集实际生产数据,进行综合考虑多因素影响的数值模拟则有望获得一些对成形系统的设计和生产有指导意义的结果。本课题利用从武汉市某玻璃厂采集到的实际运行数据,结合浮法玻璃工艺技术的相关理论,建立了浮法锡槽内玻璃带的可视化仿真模型,并利用流体工程仿真软件FLUENT进行了玻璃带温度场的模拟,考察玻璃成型过程中玻璃带温度场的影响因素与变化规律。首先,利用GAMBIT工具对成形系统进行建模,划分网格,设定边界条件,然后在质量、能量守恒以及湍流方程等的控制下利用FLUENT软件对模型进行求解,并对模拟结果进行了分析,接着根据模拟结果对模型进行了局部优化和反馈优化,并给出了成形过程的参数优化建议;考虑到当前的模拟软件均存在交互性和易用性较差的问题,课题在研究时基于Visual Studio2010(C++)平台对FLUENT软件进行了二次开发,开发了浮法玻璃成型过程的可视化仿真软件VSSFF(Visual Simulation System in Forming process of Float-glass),实现了成型过程可视化仿真步骤的简化、工艺参数的优化及图形化显示结果等功能。本课题将计算机技术应用到浮法工艺的研究中,模拟了浮法成型过程玻璃带温度场的分布情况,研发了浮法成型过程的专用仿真软件,为浮法工艺的科研提供了平台,对实际生产有一定的指导意义。
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