玻璃液熔制工况侦测与熔制工艺诊断分析

运动模型，在相似的边界条件作用下，可以观察、测量和拍摄模拟的流动形态和温度分布，通过改变方案，研究模拟的玻璃液变化规律，帮助诊断窑型变化以及其它工艺参数变化引起的玻璃液流动形态变化，确定相应流动形态对玻璃液熔制工艺的影响。

　　除了对大型熔窑内玻璃液流场和温度场进行物理模拟之外，对全电熔窑进行电场分布的物理模拟也是十分有效的，依据物理模拟可以获得电较布置、供电方式、供电参数，玻璃液对流状态以及温度分布等等多种信息，用于指导全电熔窑的设计和解决熔制障碍的依据。这种比例模型预演了全电熔玻璃窑地运行工况，在直观、感性和电器参数的可靠性上，比全电熔数值模拟更加优越。

　　同济大学材料学院的大型玻璃熔窑模拟实验室是在原国家建材局科技司的支持下建立起来的，十几年来为玻璃行业将近三十个厂家提供了物理模拟试验的服务，为揭示熔窑中玻璃液流运动规律提供了丰富的试验研究基础。

　　2006年同济大学材料学院的玻璃熔窑模拟实验室为昆明玻璃集团提供了玻璃熔窑夹杂物产生原因的诊断性研究服务，该问题困扰厂家一年半的时间，通过模拟试验研究诊断出了问题的关键所在，在诊断的基础上，厂家制订了合理解决方案，使熔制工艺障碍迅速好转。在长期的为玻璃行业提供技术服务基础上，同济大学材料学院的玻璃熔窑模拟实验室形成了自己特色的解释玻璃熔制工艺过程的工程理论假设，这些基于试验和实践的理论假设为大型熔窑中玻璃液熔制工艺问题提供了很好的分析基础。经过实践检验，依据部分理论假设的熔制工艺特性预报与实际工况有很好的符合度。

    4  数值模拟
    无论是实际测量和还是物理模拟都有其局限性，实际测量无法观测玻璃液内流动工况，物理模拟可以观测到模拟的玻璃液流动工况，但试验条件受环境影响很大，测试环节要求很高，数据再现性和准确度都与试验环境相关，况且部分工艺要素还无法实现物理模拟。
    数值模拟方法依据流体动力学方程以及传热传质方程。这些数学物理方程全部是微分方程。选定描述熔窑中玻璃液物理化学变化过程的数学物理方程，求出其在给定边界条件下对于具体问题的特解，就是数值模拟的过程。求解这样复杂的数学物理方程必需采用离散的方法，建立离散化的数值方程，利用计算机编程完成求解的过程。

　　与实测方法和物理模拟方法不同，数值模拟过程是计算过程，不是自然物质的运动过程。如果数学模型建立正确，计算正确，则计算结果能够反映自然物质的运动过程。反之，可能数值模拟结果与实际情况相差甚远，不符合自然界的流体运动规律。正确的做法是利用实测分析，物理模拟结果对数值模拟分析结果进行对比分析，如果来自三个方面的分析保持一致，则说明数值模拟的分析结果是比较可靠的。

　　可靠的数值模拟方法可以完成很多有效率的工作，对于同一方案，数值模拟结果重复性很强，不像实测数据和物理模拟数据那样受实测工况的影响。因而，数值模拟方案对比分析更能保证改变给定工艺参数与所引起的流动形态和温度分布改变之间的对应关系，对于建立量化对比分析十分有用。很多不能建立物理模型的问题，建立数值模型可能是十分方便的。