玻璃液熔制工况侦测与熔制工艺诊断分析

　　3  物理模拟

　　由于实际测量的困难以及获得信息的有限性，大多数情况下，实际测量数据还不足以用来诊断玻璃熔窑熔制工况，不足以用来确诊问题所在并为熔窑改造提供依据。除了对正在运行的熔窑进行诊断分析，有时还要对新窑型以及熔窑技术改造新方案进行论证，物理模拟和数值模拟方法将是另外两个十分有效的方法。

　　物理模拟方法是再现玻璃熔窑中玻璃液流动工况的有效方法之一。在流体力学领域大量使用模型实验来研究工程问题。例如研究飞机飞行中的浮力和阻力等动力学数据，不可能在天空上直接测量，只能采用相对运动原理，通过模型试验测试飞行中空气动力学数据并进行改进工作；研究水利工程中大坝和水与泥沙的相互作用，模型试验也是非常有力的工具。熔窑中玻璃液流运动规律也可以通过模拟试验的方法来进行研究。

　　物理模拟以流体力学的相似定律为指导，建立对应熔窑玻璃液的模拟液运动模型，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极布置、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。