邵宏根[1]2004年在《浮法玻璃成型的数值模拟与实验研究》文中提出玻璃是用途十分广泛的非晶态材料，浮法工艺是目前生产平板玻璃的主流工艺，世界各国都十分重视其关键技术的研究。由于国内外浮法玻璃生产厂家对成型过程参数严格保密，并且浮法玻璃生产过程比较复杂，目前浮法玻璃生产主要采用试错法，从而造成调整时间长，生产成本高，开发新产品困难等问题。因此，采用数值模拟及统计分析的方法系统地研究浮法玻璃成型过程中的玻璃液变形规律、温度分布变化、渗锡对玻璃表面性质的影响程度及成型过程关键工艺参数与玻璃厚度的关系，具有重要的现实意义和理论价值。针对上述问题本文开展了一系列的研究工作。在分析玻璃在锡槽中的传热过程基础上，利用热平衡法间接确定玻璃带传热过程的传热条件，建立锡槽中浮法玻璃的传热模型，定量地分析了不同厚度玻璃在相同传热条件下其温度与厚度的影响关系以及玻璃温度对其他成型工艺参数的影响。建立了浮法玻璃渗锡过程的数学模型，对数学模型进行了数值模拟，得到了SO2通入温度不同时玻璃渗锡的变化趋势，探讨了浮法玻璃的渗锡机理，从理论上给出了控制玻璃渗锡量、提高浮法玻璃质量的方法，实验验证的结果证明了上述渗锡的变化趋势和模型是合理的。本文根据玻璃带成型的特点，利用CFD中的自由表面成型分析技术建立了浮法玻璃带的叁维有限元模型，通过计算流体动力学的有限元模拟，得到了给定进出口速度条件下的玻璃带轮廓变化及玻璃带在宽度方向的厚度分布规律，并对分析结果与实验进行了对比。本文在大量的试验测试基础上，研究了生产不同厚度的玻璃时，不同位置的拉边机速度和角度的分布规律及各对拉边机的速度与玻璃厚薄差的相关关系，得到的解析公式对于实际生产调节和建立拉边机自动控制智能软件系统具有重要的意义。本文的工作为进一步建立包括玻璃液传热和流动模型、计算结果处理模型、与实际生产紧密相关的物理化学模型及模型间耦合的高度综合性模型，从而系统研究浮法玻璃成型过程的关键技术和建立浮法玻璃“虚拟生产系统”奠定了坚实的基础，必将对生产工艺研究、提高产品质量、节省改板时间等方面产生重要的作用。
毛清华[2]2003年在《浮法玻璃拉边过程的数值模拟及实验研究》文中研究说明由于玻璃具有透明的特点，使玻璃获得十分广泛的应用。传统的平板玻璃制造的方法窗玻璃法和压延、磨光玻璃法，由于自身工艺的限制，产品质量不高而限制了使用范围。浮法玻璃工艺因其投资省、建设快、质量好、产量高、成本低以及品种多等优点而获得了广泛的应用，许多国家都投入了巨大的人力物力资源对其进行了大量的研究，玻璃成型的数值模拟也获得了不断的发展，我国也就浮法玻璃工艺的心脏部位—锡槽进行了国家创新立项研究。本文对浮法玻璃拉边过程进行了数值模拟和实验研究。 本文首先在粘塑性理论基础上推导了熔融玻璃的本构方程，在此基础上应用国内外对熔融玻璃物理化学性质的研究成果，建立了浮法玻璃成型的力学模型，考虑了浮法玻璃成型过程中的温度对各物理参数的影响以及热力耦合效应，以大型有限元软件—MARC为基础，将某些边界条件和推导的本构关系以子程序的形式加入到其中的菜单项中，实现了对MARC的二次开发，并就模拟的结果和实际的生产数据进行了比较。模拟结果可以证明浮法玻璃拉边过程的有限元模拟是可行的，通过它可以深入了解玻璃成型工艺。 浮法玻璃成型过程是一个非常复杂的热力耦合粘塑性变形过程，具有材料非线性和几何非线性的大变形特征，可以说玻璃成形过程远比金属塑性成形过程复杂特别是浮法玻璃拉边过程涉及的因素较多，本项目的模拟是在做了大量的简化基础上进行的。 本文对不同厚度规格的玻璃进行了实验，并应用回归分析理论对实验数据进行了统计分析，得到了部分主要成型工艺参数与玻璃厚度的关系式，这对实际生产有一定的参考和指导意义。 本文是在浮法玻璃拉边过程数值模拟方面的探索性工作，今后还会将简化掉的各种因素逐渐考虑进来进行研究。随着浮法工艺本身的研究深入和计算机模拟技术的发展，浮法玻璃拉边过程的数值模拟和实验研究必将会对生产工艺研究、提高产品质量、节省调试费用等方面产生巨大的作用。
王丹丹[3]2013年在《浮法玻璃成形工艺中锡液流场的数值模拟》文中提出当前,我国的浮法玻璃生产工艺技术与国外相比有一定的差距,在浮法线的设计过程中缺乏相关理论指导,基本上是依靠经验进行的；而在生产过程中熔化技术、成形技术以及软件技术等均难以达到国外的生产水平,在超薄、超厚和特种玻璃的生产上差距尤为明显,其中,成形系统的设计与生产控制是关键问题之一。锡液作为浮法玻璃成形的主要承载物质,其热工状态对玻璃的成形质量有着直接的影响,因此,对锡液流场进行模拟研究,有望对改善浮法玻璃成形过程的控制起到一定的作用。在锡槽内,锡液、玻璃带和保护气体之间存在频繁的能量交换,因此,对锡液流场的研究必须考虑周边环境因素对锡液的影响。在成形系统中,锡液盛放在锡槽槽底之上,不同的槽底结构对锡液的流场分布产生直接的影响,进而影响到玻璃成形的质量。本课题对锡液的温度场、速度场进行数值模拟,用来考察槽底结构对锡液流场的影响方式与影响强度,评估流场变化的模拟结果并给出锡槽设计与生产控制的一些优化方法。本文在查阅大量资料的基础上,以日产650吨的普通钠钙硅玻璃浮法生产线为实例,利用计算流体力学分析工具FLUENT对其成形系统中的锡液流场进行数值模拟。课题针对几种典型槽底结构的锡液分别建模,考察设计参数对锡液的温度场和速度场的影响：首先考察锡槽底部设置为平底时锡液的温度场和速度场分布；其次,将锡槽底部设置为坡型,对不同坡度的锡液流场分别进行数值模拟,考察坡度角的变化对流场影响的规律,寻求优化的坡度角；接下来在锡槽底部添加挡坎,考察挡坎的位置、数量对锡液流场的影响方式；最后,综合分析不同槽底设计时锡液的流场分布,评估其对玻璃成形质量的影响,给出锡槽设计与生产过程中工艺参数控制的建议。本文对浮法玻璃成形系统中的锡液流场进行数值模拟,相关研究成果对浮法生成线的设计和生产控制具有一定的指导意义。
聂应松[4]2010年在《浮法玻璃成形过程的计算机仿真模型研究》文中进行了进一步梳理机制平板玻璃自问世以来,产生了诸多的生产方法,其中浮法工艺是目前世界上最先进的生产方法。浮法成形工艺的普及率和发展水平已成为当今世界上衡量一个国家平板玻璃技术水平的重要标志。数十年来,世界上许多国家和机构投入大量人力和物力研究浮法工艺关键技术,并不断取得重大突破。由于国外技术封锁等原因,国内浮法生产工艺水平与国际先进水平有不小差距。其中浮法玻璃成形设备锡槽落后现象尤为突出,其结构参数与玻璃带在锡槽内成形过程的工艺参数的控制还停留在经验和人工调整的水平上。通过生产实践,逐渐加深对工艺特点的认识,利用计算机技术对复杂的玻璃成形过程进行模拟仿真,实验研究成形过程关键工艺参数之间的联系具有重要现实意义。基于此,本课题进行了相关工作。在学习掌握浮法玻璃成形工艺的基础知识基础上,结合湖北省武汉市某玻璃厂一条650t/d级浮法线实际生产情况,建立锡槽内玻璃带仿真模型,利用有限元分析工具ANSYS对玻璃带温度场进行数值模拟,研究玻璃带流动形态及温度分布变化。文中对不同厚度的玻璃进行了实验,分析数据结果得出成形过程关键参数的规律,对比分析生产数据验证了该仿真模型的正确性,最后设计实现浮法玻璃成形过程分析软件SSFF (Simulation System for Forming process of Float-glass),实现成形过程的计算机仿真及工艺参数优化,对实际生产有一定的参考和指导意义。浮法玻璃成形过程是一个复杂的粘塑性变形及传热过程,论文利用计算机数值计算与仿真技术对该过程的模拟研究是在做了大量简化基础上进行的。今后将结合锡液、保护气体、玻璃带组成整体锡槽模型进行研究,论文为建立熔窑、锡槽及退火窑这一整套浮法玻璃生产模型分析系统奠定了基础,旨在将计算机应用于浮法玻璃工艺研究,为推动中国浮法工艺发展做出一份贡献。
张勤[5]2011年在《浮法玻璃成形中传热与渗锡的数值模拟》文中研究说明作为平板玻璃成形的主要设备，浮法锡槽的温度控制对玻璃质量的提高和生产过程的节能降耗均具有重要意义。通过数值模拟获取锡槽内温度场是进行操作参数预设和在线控制的前提，但现有研究集中于锡槽的局部模型，无法对锡槽整体性能进行分析。同时，针对渗锡这一浮法工艺的固有缺陷，尚无完善、通用的数值模拟技术对渗锡的各种影响因素进行分析。论文针对浮法玻璃成形中的传热和渗锡进行了系统地研究，并实现了全锡槽的数值模拟。应用蒙特卡罗方法计算了加热器与玻璃带之间的辐射传递关系。提出了用综合经济损失来权衡温控质量与能耗之间的经济性联系，获得了加热器最佳功率分布，不仅改善了锡槽温度场，而且减少了电能消耗。采用PLIC运动界面重构技术，模拟了锡槽入口端玻璃液的运动，发现部分玻璃液向锡槽上游运动，形成滞流，唇砖坡度较小时，滞流玻璃液较少。模拟了锡槽内保护气体及锡液的流场与温度场，发现上半空间保护气体发生回流，玻璃带牵引速度越快，回流越明显；加热（冷却）元件附近保护气体的温度升高（降低）较明显；在玻璃带的牵引作用，锡液在底层及无玻璃带覆盖的表面发生了回流；锡液表面的横向温差较大。定义了用来评价锡液表面整体横向温差大小的等效温差，计算表明用直线电机控制锡液速度场和温度场时存在最佳推力及作用方向，使等效温差最小。在对各子模型模拟分析的基础上，建立了全锡槽数学模型和模拟方法，对实体锡槽进行了模拟，模拟结果与实验结果吻合。采用分子动力学方法模拟了锡离子的扩散过程，发现温度对锡离子扩散系数的影响明显，钠离子含量提高时，扩散系数增大，而钙离子比例的提高则使锡离子扩散能力下降。对玻璃样品表面的渗锡特征进行了XRF和XPS分析，获取了渗锡模拟所需的边界条件。建立了二价锡氧化速度的计算模型，结合浮法玻璃的拉制工艺，提出了渗锡过程的同步耦合模拟方法，模拟分析了各种因素对渗锡过程的影响，发现高铁玻璃的渗锡分布存在卫星峰，低铁玻璃由于四价锡积聚效应不明显而无此现象；浮抛时间提高时，卫星峰和渗锡曲线均向深度方向迁移；锡槽入口端宽度提高时，渗锡量上升。最后，依托浮法成形中温度场和渗锡模拟的主要技术、结合其他辅助功能，开发了浮法玻璃成形数值模拟软件。
李劲爽[6]2013年在《浮法玻璃成型过程可视化仿真的研究》文中指出浮法工艺是目前世界上主要的玻璃生成工艺,我国对浮法工艺的研究起步较晚,而西方国家一直对我国进行相关技术封锁,使得我国浮法工艺水平较为落后,尤其是在成型技术上,工艺参数的调整基本上是依靠技术人员的经验进行,致使我国的玻璃生产普遍质量较差,特种浮法玻璃无法自主生产。因此,展开针对玻璃成形过程控制的相关研究成为业界的迫切需求。在玻璃成形过程中,玻璃带、锡液和保护气体之间存在频繁复杂的能量交换,系统影响因素众多,非线性程度高,想要通过理论分析的方法找到其控制方程不具备可行性,而通过采集实际生产数据,进行综合考虑多因素影响的数值模拟则有望获得一些对成形系统的设计和生产有指导意义的结果。本课题利用从武汉市某玻璃厂采集到的实际运行数据,结合浮法玻璃工艺技术的相关理论,建立了浮法锡槽内玻璃带的可视化仿真模型,并利用流体工程仿真软件FLUENT进行了玻璃带温度场的模拟,考察玻璃成型过程中玻璃带温度场的影响因素与变化规律。首先,利用GAMBIT工具对成形系统进行建模,划分网格,设定边界条件,然后在质量、能量守恒以及湍流方程等的控制下利用FLUENT软件对模型进行求解,并对模拟结果进行了分析,接着根据模拟结果对模型进行了局部优化和反馈优化,并给出了成形过程的参数优化建议；考虑到当前的模拟软件均存在交互性和易用性较差的问题,课题在研究时基于Visual Studio2010(C++)平台对FLUENT软件进行了二次开发,开发了浮法玻璃成型过程的可视化仿真软件VSSFF(Visual Simulation System in Forming process of Float-glass),实现了成型过程可视化仿真步骤的简化、工艺参数的优化及图形化显示结果等功能。本课题将计算机技术应用到浮法工艺的研究中,模拟了浮法成型过程玻璃带温度场的分布情况,研发了浮法成型过程的专用仿真软件,为浮法工艺的科研提供了平台,对实际生产有一定的指导意义。
刘世民[7]2007年在《浮法玻璃表面渗锡研究及电气石纳米薄膜制备与性能表征》文中指出本篇论文工作分为两个方面。第一,针对浮法玻璃材料特定的渗锡缺陷,采用多种现代分析手段进行了渗锡形成机理的研究,对减轻渗锡的处理方法中的科学问题等进行了讨论,确认了新的定量渗锡测量的分析手段及表征方法,建立了判断出现浮法玻璃表面钢化虹彩的渗锡量阈值;第二,针对目前电磁屏蔽玻璃透光性与高频段屏蔽效能无法兼顾的问题,结合纳米电气石材料具有的自发极化特征,设计了宽频带电磁屏蔽玻璃的功能材料结构,并对靶材及成膜机制开展了系列实验研究,确认了电气石被沉积在镀有导电膜的玻璃表面,对薄膜性能进行了初步测试。研究结果表明,可以用XRF(X-Ray Fluorescence spectroscopy)强度测量值表征浮法玻璃表面渗锡含量。用XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)方法明确了浮法玻璃下表面中的锡元素以Sn0、Sn2+、Sn4+状态存在,确定了各价态的锡元素在渗入玻璃中的比例。渗锡量中Sn2+的含量决定着是否产生钢化虹彩以及其程度,XRF锡计数可以用来近似表征Sn2+的含量,也确定产生虹彩现象存在渗锡量的临界值。通过光致发光(Photoluminescence, PL)分析方法,找出了浮法玻璃表面渗锡的荧光激发发射特征谱,并建立了与XRF的定量关系。在第一性原理的基础上,分别按CaSi4O8体系、MgSi4O8体系计算了Mg、Fe和Sn离子替换Ca离子前后体系结构能量的变化。以化学配位理论为出发点,讨论了在玻璃成形的高温环境中,可能的离子替换是所产生的系统结构能量与初始结构能量差较小的容易发生,而那些替换完成后系统结构能量变得较高的状态相对较难发生,在结构能量接近的情况下存在多种替换反应同时发生的可能性。对计算结果的分析表明,当玻璃体中含铁量较高,或者金属锡液中加入微量铁的情况下,可以阻止锡元素向玻璃内部的扩散。经对SO2处理前后浮法玻璃下表面样品的XRF和EDX(Energy Dispersive X-ray spectroscopy)分析表明,未能找到浮法玻璃下表面内锡离子在SO2气氛的作用下的产物和锡离子进一步扩散的特征。采用多种分析方法对过渡辊材料的样品表面进行的分析,表明热辊表面硫含量按着非线性指数规律增加,热辊样品表面形成了具有层状结构的疏松的FeS层,可以起到润滑作用。但SO2熏蒸热辊时间和加大浓度,对热辊表面润滑作用不会进一步增加,对浮法玻璃生产环境有一定污染。SO2气体与浮法玻璃表面富集的碱金属氧化物反应形成硫酸盐,起到了抗发霉作用。系统研究了镀有ITO导电膜的透明玻璃的电磁屏蔽特征,ITO玻璃薄膜对电磁波的反射率在低频段(<1 GHe)保持在97%以上,但在高频波段,ITO镀膜玻璃的屏蔽效能明显下降,典型值为在600 MHz,下降到43 dB,在4 GHz,下降到35.5 dB。在明确电气石热学性能的情况下,利用离子束溅射沉积方法,选择合适的条件,在在线Low-E玻璃表面实现电气石的纳米化镀层,并表现出特有的自发极化特征。
唐卫龙[8]1990年在《拉制浮法玻璃的一维模型》文中认为用浮法工艺拉制平板玻璃,其中的一个重要步骤是通过拉制玻璃带控制玻璃的厚度.本文讨论了模拟浮法玻璃拉制方案的第一步.一个简单的一维分析说明了拉制自由玻璃带——在拉伸区无边部张紧的玻璃带的机理.由于刚性的("冷的")玻璃带的原因,本分析得到的近似解是普遍有效的,但未包括所有感兴趣的现象.因此,用计算机模拟拉制"热"破璃带时,进行了窑量处理.这一进展用于描述热玻璃带在宽度和厚度上的不等缩减.在另一数据例子中,将计算得到的宽度减小与工厂中实测的结果进行了比较.
魏志华, 聂应松[9]2010年在《基于ANSYS的浮法锡槽内玻璃带温度场研究》文中指出基于浮法玻璃工艺理论及实际工况,建立了锡槽内玻璃带的数学模型,利用ANSYS软件模拟研究不同工况条件下650 t/d级生产线中锡槽内玻璃带温度场。结果表明,该生产线4 mm厚度玻璃带温降平稳,能保障成形质量。在生产总量固定的前提下,与玻璃厚度成反比的拉引速度是影响玻璃带温度场变化的关键因素,因此应分配厚度跨度较小的玻璃生产任务以控制拉引速度在合理范围内。
邵州华[10]2013年在《多传感器数据融合算法的研究与应用》文中研究表明随着科学技术的日新月异,各种传感器技术层出不穷。为了满足不断增多的现实需求,传感器系统变得越来越复杂。传统的系统比较简单,通常从单一传感器获取信息。即使采用多传感器也只是从多个侧面单独地反映目标信息。现代的大多数系统比较复杂,需要同时处理来自多个信号源的信息。所以要对多传感器的观测信息依据某种优化准则进行组合使用,弥补单一传感器获取信息的片面性。并且,通过多传感器信息的互补与去噪,能提高信息的准确性,容错性和全面性。因此,研究多传感器数据融合技术很有必要。多传感器数据融合是处理多源数据的技术,是一种多层次、多方面的处理过程。本文先对多传感器数据融合的基本理论进行了概述,介绍了数据融合的分类和模型。然后,从数据级融合和决策级融合两个层面进行了融合算法的理论研究和实验论证。在数据级融合上,研究了自适应加权融合算法的原理,存在的噪声和融合精度问题,并对其进行了实验仿真。在决策级融合上,研究了BP神经网络的基本原理,网络设计分析及存在的问题,并对其进行玻璃的质量预测实验。同时,研究了D-S证据理论的基本原理,组合规则及存在的问题,并对其进行玻璃的质量预测实验。在数据级融合研究中,利用融合精度跟融合次数和传感器个数相关的特点,提出了阶梯式动态加权融合算法。通过实验对比得出该算法比自适应加权融合算法具有更高的准确性。在决策级融合研究中,利用BP神经网络来解决可信度分配问题和D-S证据理论来决策融合,得出基于BP神经网络和D-S证据理论的改进算法,并对其进行玻璃的质量预测实验。实验证明该算法提高了玻璃的质量预测能力。最后,将改进的多传感器数据融合算法应用到玻璃生产过程可视化系统中,并进行了初步分析与设计。
参考文献：
[1]. 浮法玻璃成型的数值模拟与实验研究[D]. 邵宏根. 燕山大学. 2004
[2]. 浮法玻璃拉边过程的数值模拟及实验研究[D]. 毛清华. 燕山大学. 2003
[3]. 浮法玻璃成形工艺中锡液流场的数值模拟[D]. 王丹丹. 武汉理工大学. 2013
[4]. 浮法玻璃成形过程的计算机仿真模型研究[D]. 聂应松. 武汉理工大学. 2010
[5]. 浮法玻璃成形中传热与渗锡的数值模拟[D]. 张勤. 清华大学. 2011
[6]. 浮法玻璃成型过程可视化仿真的研究[D]. 李劲爽. 武汉理工大学. 2013
[7]. 浮法玻璃表面渗锡研究及电气石纳米薄膜制备与性能表征[D]. 刘世民. 燕山大学. 2007
[8]. 拉制浮法玻璃的一维模型[J]. 唐卫龙. 玻璃. 1990
[9]. 基于ANSYS的浮法锡槽内玻璃带温度场研究[J]. 魏志华, 聂应松. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2010
[10]. 多传感器数据融合算法的研究与应用[D]. 邵州华. 东北大学. 2013