本文在对国内外浮法熔窑模拟研究现状进行了深入分析的基础上,对中国洛阳浮法技术熔窑进行了数值模拟研究,期望达到促进优化熔窑结构设计、提高玻璃熔窑熔化效率的目的。本文从改善玻璃质量和节能降耗两方面入手,对熔窑内玻璃液流的特征规律进行系统研究。并且,依据玻璃液流的特征规律,本文提出了浮法玻璃熔窑结构优化设计方案并进行数值模拟。同时,对相关辅助设施也进行了数值模拟及优化研究。本文采用数值模拟的方法,以熔窑内熔融玻璃液为研究对象,建立了日熔化量为500吨(500 t/d)的熔窑玻璃液流模型;并且采用检测玻璃端面条纹的方法对模拟结果进行验证。然后一方面在相同模型的基础上,通过改变熔化量这一模拟边界条件,研究了熔化量变化对熔窑内循环液流的流动量和流出量的影响,在此基础上探讨熔化量变化对产品质量和熔窑能耗的影响;另一方面,在相同模拟边界条件下,通过改变数值模型,分别研究不同熔窑池底结构和冷却水包插入液面以下不同深度的液流对产品质量和熔窑能耗的影响。最后,建立卡脖垂直搅拌器下的玻璃液流模型,以上述模拟中获得的卡脖处玻璃液的液流速度为初始边界条件,模拟研究不同搅拌速度对玻璃产品质量的影响。运用ANSYS CFD软件进行浮法熔窑内玻璃液流动状态的数值模拟;采用YTF—2003型浮法玻璃条纹图像分析仪来采集端面条纹图像,对模拟结果加以对比和验证。模拟和验证结果表明,玻璃液在熔窑中存在三个主要的循环。三个循环的部分玻璃液在循环后都能流出熔窑,并最终形成不同层的玻璃。循环I在热点前,此循环的部分玻璃液直接流向熔窑出口玻璃液的上层,流出熔窑后形成上层玻璃;循环II在热点后和熔窑出口之间,此循环的部分玻璃液经循环后流向熔窑出口处循环I玻璃液的下方,流出熔窑后形成中层玻璃;循环III只在工作部内部循环,此循环的部分玻璃液经循环后流向熔窑出口处循环II玻璃液的下方,流出熔窑后形成下层玻璃。在日熔化量改变的条件下,玻璃的质量和均匀性都随日熔化量的增加而恶化,但是单位能耗却随日熔化量的增加而减少。随着日熔化量的增加,循环II的玻璃液流量减小,循环III的玻璃液流量增大,并且循环I的玻璃液和循环III的玻璃液流出熔窑的流出量增加。在不同的池底结构模型中,从节能的角度考虑,节能效果依次是阶梯型池底结构熔窑,卡脖前提升池底高度熔窑和卡脖后提升池底高度熔窑。从产品质量的角度考虑,卡脖前提升池底高度的熔窑和卡脖后提升池底高度的熔窑的产品质量相似;而阶梯型池底结构的产品质量相对较差。在不同的卡脖冷却水包的插入液面以下深度模型中,最适宜的冷却水包插入深度为0.2 m。在卡脖搅拌器不同转速的条件下,最适宜的卡脖垂直搅拌器的转速为9 rpm。