玻璃液熔制工况侦测与熔制工艺诊断分析

　　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。

　　采用数值模拟方法分析玻璃熔窑的熔制工艺问题已有很多文献报道。十年前，流行的方法是各大专院校研究生自己动手编制计算机程序，模拟计算专门的问题。近几年，大量的流体力学商业软件（CFD）也可以应用到玻璃熔制工艺问题上。比较有名的CFD软件有PHOENICS,FLOW3D,FLUENT,ANSYS等等。

　　同济大学材料学院的玻璃熔窑模拟实验室不但使用实测和物理模拟方法来诊断玻璃熔窑中的问题，而且还长期使用自己编制的CFD软件及商业CFD软件来辅助研究熔窑中玻璃液的运动规律。该实验室采用商业软件建立的三维玻璃熔窑的数值模型可以很好描述玻璃液流运动规律，还可以用动画的形式把火焰，粒子流动轨迹，温度分布展现出来。同济大学在与江苏华尔润集团的合作中，通过数值模拟、物理模拟等手段的相互配合研究，在日产600吨浮法熔窑的池底减浅，日产900/1000吨浮法玻璃熔窑玻璃液流工况分析等技术问题上取得了丰富的试验数据，依据这些数据的研究报告为熔窑改造与设计方案讨论提供了多角度的分析基础。

　　5  结论

　　玻璃熔窑及其玻璃液熔制工艺是非常复杂的化学工艺之一，也是独特的高温化学反应工程。大型玻璃熔窑造价昂贵、运行费用很高、能耗很高、运行环境苛刻，这些特征限制了玻璃熔窑性能的技术革新进程，因为在大型熔窑上的些微失误带来的损失是巨大的。正因为如此，尽管工程技术人员每天维持着玻璃熔窑的正常运行，很少有人能够完全解释熔窑中发生的玻璃熔制工艺问题。在解决熔制工艺问题中也往往是病急乱投医，或是冒险拍脑袋做尝试，很多时候这种做法付出的代价是巨大的，当然这些冒险尝试也是推动熔窑技术进步的一种途径。