玻璃熔窑内传热与流动的计算机模拟研究

研究了浮法玻璃熔窑内传热与流动以及投料池宽度变化对熔窑内流场、温度场和玻璃熔制质量的影响,采用了SIMPLEC算法计算了温度和速度场,计算了不同投料池宽度下的熔制因子分布和滞留时间微分分布。研究得出,熔窑纵向存在三个主要回流;投料池宽度变化对玻璃液流动变化影响较大,其宽度在一定程度上增大有利于节能,并且能提高玻璃液熔化质量,但当投料池与熔化部池宽相等时,能耗升高,熔制质量反而降低。     

火焰加热流液洞玻璃池窑内玻璃液流动的实体模型研究

采用实体模型试验方法,测试了玻璃池窑模型中心轴纵截面上模拟液的速度分布。测试包括了只有生产流,只有热对流和两者综合作用的情况。通过对模型窑内速度场的分析,得出在不同情况下实际池窑内玻璃液的流动规律,提出了加速池窑内玻璃液的澄清及均化的途径。     

流函涡函法实现玻璃池窑内玻璃液三维数学模拟

研究了玻璃池窑内玻璃液三维数学模型的流函涡函法的推导、边界条件的处理，以及计算程序的编制和三维流函涡函法的投料热历史验证。该算法的普遍意义在于可推广到变量较少的水力学领域。     

浮法熔窑内高温玻璃液中湍流诱发机制的研究

采用ANSYS软件对日熔化量为500 t的浮法熔窑中的玻璃液进行模拟,研究了玻璃液在熔窑中存在的湍流现象。在此基础上分别讨论了可能引起玻璃液湍流的因素,即玻璃液的温度梯度、原料熔化中物理化学反应带来的气泡、熔窑的辅助设施、日熔化量(投料速度)等因素的变化对液流湍流的影响。由于温度梯度的存在,玻璃液内部发生热量交换,产生自然对流,引起玻璃液流的变化;同时玻璃液中大量气泡在热点附近上升,带动周围玻璃液一起上升,玻璃液流运动剧烈,湍流加强;熔窑中冷却水包的存在,强制纵向搅拌了玻璃液,使玻璃液流具有了湍流的性质;当日熔化量(投料速度)变大时,熔窑底部玻璃液湍流强度变小,因此投料速度的变化也可以成为诱发玻璃液流产生湍流的因素。     

浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟

以日产400 t的浮法玻璃熔窑的火焰空间为对象进行数值模拟,燃烧纯氧(93%的O2)和天然气(97%的CH4)的混合气体。网格划分采用Gambit软件,数值计算程序采用Fluent软件,建立了非预混燃烧模型、DO模型、湍流模型等模拟玻璃熔窑火焰空间的温度分布。从模拟结果可以看出,窑内高温分布合理,有利于玻璃的熔制;喷枪交错排列,有利于在炉宽方向上温度均匀分布。最后重点分析了火焰空间中水分的含量及其对玻璃质量的影响。     

石英砂粒度对高硅氧纤维母体玻璃中B_2O_3挥发机理的研究

SiO2-B2Ox-Na2O系统是熔制高硅氧玻璃纤维常用的母体玻璃系统,该系统玻璃在熔化过程中常产生B2O3严重挥发的现象．作者采用石英砂、硼酸、纯碱为原料高温熔制高硅氧玻璃,分析了石英砂对高硅氧玻璃中B2O3挥发的影响．研究结果表明：石英砂粒度越小,高温熔制过程组成中的B20。挥发越小,粒度为300～360目的石英砂可以有效地将B2O3。挥发量降低到4％．     

浮法玻璃熔窑内玻璃液对耐火材料侵蚀的影响

通过对窑内配合料及玻璃液流运动和传热的三维数学模型研究,对玻璃液温度场和流场进行了图形模拟,将模拟结果与杭州浮法玻璃工业有限公司３００吨级浮法窑冷修时所拍摄的各部位耐火材料被侵蚀情况照片进行了比较、分析、验证了模型的可靠性,并分析耐火材料的被侵蚀与玻璃液温度场和流场分布的影响。     

熔制硼硅酸盐玻璃的电熔窑

熔制硼硅酸盐玻璃制造单件制品的连续或周期性运行的小型煤气池窑现在已经基本实现。用这种方法来熔制含易挥发组分玻璃的不足之处是在熔化一澄清池和工作池中玻璃液是用煤气来加热。这不仅大大降低了热效率(对于低生产力熔窑热效率在0.5～2％),缩短了熔窑连续使用期限,同时还造成稀贵原料——硼酸的很大损失(不少于引入量的20％)。硼成分从玻璃液表面上的飞损反过来反映到玻璃液的均匀性,使合格制品的产量很少超过25％。     

玻璃熔窑三维数学模拟的应用及鼓泡模型分析

建立了玻璃熔窑三维数学模型对浮法玻璃熔窑的鼓泡进行模拟，详细研究了不同的鼓泡位置、鼓泡嘴插入深度、鼓泡个数对熔制玻璃的影响。得出鼓泡喷嘴应该在池底以上300mm左右；鼓泡点应在熔化部玻璃液的最高温度点附近；鼓泡器个数达到10或12个时，一排鼓泡才能形成一道“鼓泡幕”，起到阻挡上层液流的作用。     

气氛对玻璃熔体质量的影响

在不同的熔制气氛条件下熔制玻璃料。利用红外光谱测试玻璃羟基含量;通过挑料、拉丝方法观察了不同熔制气氛条件下玻璃的粘度变化;利用光学显微镜观察了玻璃试样中的气泡形态与数量。研究结果表明:模拟全氧燃烧气氛条件下熔制的玻璃中水分含量达到了309~344μg/g,远高于未通入任何气氛条件下所熔制玻璃中的含水量。全氧燃烧条件下,炉气中会产生大量的水分,水分以羟基(—OH)的形式进入玻璃熔体,使得玻璃熔体粘度小于空气助燃的,从而有助玻璃的澄清,得到的玻璃熔体质量优于空气助燃的。全氧燃烧和富氧环境下的样品气泡大而少,而空气助燃下的样品气泡则小而多。也进一步说明了水分对玻璃熔体有一定的澄清作用。     

全氧燃烧高铝玻璃熔窑三维数值工程仿真

基于Ansys Fluent 19.2软件采用玻璃液面与火焰空间底部双向热耦合方式进行三维联合建模,对日拉引量为100 t/d的全氧燃烧浮法高铝玻璃熔窑的玻璃池窑与火焰空间进行数值工程仿真,考察入口预设配合料堆长度对耦合区温度连续性的影响,提出基于3D流场的澄清因子计算公式. 结果表明：在8次热耦合迭代后,温度和热流残差趋于稳定,玻璃液与火焰空间进行热交换部分的热流分布与火焰空间底面温度分布相对应,火焰空间温度场在玻璃液产生了不对称的横向对流;预设6.6 m料堆长度的温度曲线具有最好的连续性,该试探性计算提供了判断玻璃配合料山长度的新方法;计算得到热耦合与非热耦合的澄清因子分别为4.6425、4.8279,表明常规非热耦合计算高估了池窑的澄清能力.     

玻璃生产中节能降耗的新技术

综述了在玻璃生产中提高玻璃熔制质量的同时所采取的节能降耗的新技术——全氧燃烧和减压澄清，该技术不仅能节省大量能量，而且还使燃料燃烧产生的氮氧化物得到根除，对环境保护也起到了积极的作用。     

太阳墙内部流动及传热规律

目的研究太阳墙内部各断面温度及空气流速的分布情况及影响因素,为优化太阳墙结构性能和运行节能提供基础和保障．方法建立太阳墙的三维模型,应用计算流体力学软件FLUENT的Realizable k-ω模型,对太阳墙系统不同出口速度工况进行数值模拟,分析太阳能新风墙内部宽度方向断面平均温度分布、高度方向断面平均温度分布以及平均空气流速分布,进而得出太阳能新风墙内部空气流动及传热情况．结果太阳墙系统内部各断面的温度分布随太阳墙小孔位置的分布而波动;太阳墙新风系统宽度方向各断面温度分布趋于均匀;高度方向各断面平均温度随着高度的增加波峰值及波谷值均有所下降,出口风速的增大使高度方向各断面温度分布趋于均匀;垂直于高度方向各断面的平均空气流速随高度升高整体呈上升趋势,而处于空气流动方向改变的区域垂直于断面的平均空气流速骤降．结论CFD数值模拟的方法研究太阳墙内部流动及传热规律是可行的．     

Boundary layer distributions and cooling rate of cooling sloping plate process

According to the principle of grain refining and slurry preparation by cooling sloping plate process, the distributions of boundary layers during melt treatment by cooling sloping plate were studied, and mathematic model of cooling rate was established. The calculation value approximately agrees with the experimental result. Laminar flow and turbulent flow exist on sloping plate surface commonly. The thickness of velocity boundary layer and the critical transfer distance from laminar flow to turbulent flow increase with the decrease of initial flow velocity. The thickness of temperature boundary layer increases with the increment of flow distance and the decrease of initial flow velocity. The melt cooling rate and melt thickness have an inverse proportion relationship. The melt cooling rate increases along the plate direction gradually when the initial flow velocity is lower than 1 m/s, the melt cooling rate keeps nearly a constant when the initial flow velocity is 1 m/s, when the initial flow velocity is higher than 1 m/s, the melt cooling rate decreases gradually. The melt cooling rate of cooling sloping plate process can reach 102-103 K/s and belongs to meta-rapid solidification scope.     

Numerical Simulation of Basic Parameters in Plasma Spray

On the basis of energy balance in the plasma gas, a new, simplified but effective mathematical model is developed to predict the temperature, velocity and ionization degrees of different species at the torch exit, which can be directly calculated just by inputting the general spraying parameters, such as current, voltage, flow rates of gases, etc. Based on this method, the effects of plasma current and the flow rate of Ar on the basic parameters at the torch exit are discussed. The results show that the temperature, velocity and ionization degrees of gas species will increase with increasing the plasma current; while increasing Ar flow rate can increase the velocity at the exit but decrease the temperature and ionization degrees of plasma species. The method would be helpful to predict the temperature and velocity fields in a plasma jet in future, and direct the practical plasma spray operations.     

玄武岩纤维成型区粘性流动过程的数值模拟

玄武岩纤维的成型过程是制备玄武岩纤维的关键，研究其流动、传势规律及参数变化对提高玄武岩纤维质量，减少断丝，增加纤维强度具有重要意义。通过建立成型过程中流动和传热的数学模型，在合理简化后进行数值模拟，得出了玄武岩纤维丝根处的温度、速度、粘度的分布以及丝根的几何形状。计算结果显示：丝根呈圆锥形，距离漏嘴2.5mm左右处为上丝根和中丝根的分界点；上丝根丝根的半径变化率大于中丝根的半径变化率；丝根的几何尺寸与漏嘴直径及最终纤维直径有关；中丝根区的速度、温度、粘度的变化率最大，是纤维成型的主要区域；纤维的固化点取决于纤维与周围环境的换热条件。     

办公室空调房间不同送风速度的数值模拟

采用数值模拟的方法,以办公室空调房间为研究对象,研究了不同送风速度的条件下,室内的温度场和速度场,并用能量利用系数指标对其空调效果进行了评价.模拟结果表明,增大送风速度时,室内气流流形变化不大,受冷空气的影响增大,相同位置速度增大、温度下降,而能量利用系数相差不大.     

隐框玻璃幕墙温度应力的有限元分析

为进一步了解隐框玻璃幕墙温度应力的分布规律,采用ANSYS有限元分析软件,对单块隐框玻璃在内外温差作用下的应力分布进行了模拟分析,并分析了玻璃尺寸对温度应力分布的影响.结果表明:在内外温差作用下,玻璃板角部的应力最大,且在室外温度为-30,℃时应力最大;随长宽比的增大,玻璃板长边应力、短边应力以及板中心应力均逐渐增大,且板中心应力增大较快,水平向线应变逐渐增大,而竖直向线应变逐渐减小,玻璃板心挠度先增大后略微减小.     

以甲基叔丁基醚尾气为烷化剂精制富集均三甲苯

采用反应分离方法,用甲基叔丁基醚尾气对富集均三甲苯进行精制。讨论了催化剂用量、反应温度和气速等条件对富集均三甲苯精制的影响,确定了较佳的精制条件,甲乙苯的转化率超过94%,均三甲苯的收率大于110%,反应液中均三甲苯/C9芳烃的质量分数大于98.6%。