浮法玻璃锡槽内保护气体流动状态的三维数值模拟_第1页
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浮法玻璃锡槽内保护气体流动状态的三维数值模拟_第3页
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文档简介

锡槽是浮法玻璃生产过程中的重要热工设备，是玻璃成型区。在玻璃成形过程中，由于温度很高（温度范围一般为650~1050℃），锡槽内会发生复杂的物理、化学反应，在锡槽内通入的保护气体（N2+H2），其速度场和温度场的变化会对这些反应生成的物质产生一定程度的影响，因此，研究锡槽内保护气体的体积分数分布情况及其速度场的变化规律，对实际生产有着重要的作用。通过建立锡槽三维模型，运用数值模拟的方法，研究了在玻璃锡槽中随着气体喷入时间的变化，保护气体的体积分数分布及速度场变化情况。首先模型的建立：从工艺要求和生产控制角度，将锡槽按长度方向分成4个区域，其中二区在锡槽内起关键作用。选用拉引量为150t/d的锡槽模型，构建锡槽的整体模型，如图1所示，取沿长度方向为x

轴，宽度方向为y

轴，高度方向为z

轴。图1锡槽模型示意图通过Solidworks软件建立锡槽模型后，导入到ICEMCFD中对锡槽模型进行结构网格划分。其次进行玻璃带成形过程的数值模拟。流体为不可压缩的牛顿型流体；在计算时按瞬态进行处理，即选用transient选项；不考虑辐射的影响；在流动中考虑湍流的影响，用k-ε方程对湍流进行描述；因为要研究保护气体的体积分数分布情况，故选用VOF模型进行计算；假设锡槽入口及边封密封良好，保护气体只能从尾端出口流出。最后确定好边界条件后进行模拟实验。随着保护气体从进气口通入到锡槽中，根据Fluent中迭代的结果，在后处理软件CFD-Post中，每隔1s截取氮气在锡槽空间的体积分数分布，如图2所示；同样地每隔1s，截取氢气在锡槽空间的体积分数分布，如图3所示；图4是通入保护气体之后，每隔1s所记录的保护气体的速度场分布图。图2氮气体积分数分布图图3氢气体积分数分布图图4保护气体速度矢量图通过实验，主要得到的结论有：①建立了浮法玻璃锡槽保护气体的三维模型，并利用有限元方法模拟了保护气体在锡槽内的流动过程；②随着不断通入保护气体，氮气在锡槽内的含量逐渐增多，通入气体6s左右，氮气即可充满大部分锡槽，而氢气则由初始通入时的杂乱状态逐渐变

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