基于FLUENT的光伏压延玻璃成型过程传热分析

【摘要】：随着不可再生能源如煤、石油及天然气等的逐渐减少，世界各国对太阳能光伏产业越来越重视，这在很大程度上带动光伏玻璃产业的发展。光伏压延玻璃作为玻璃制品中的高端产品，对太阳光具有高的透过率和低反射率的特点，已经广泛应用到太阳能光伏电池的生产，用来改善太阳能电池使用性能。在压延玻璃成型过程中，压延辊表面温度是影响压延玻璃成品质量好坏的关键因素。利用计算流体动力学（CFD)技术，在科学分析的基础上，研究压延玻璃成型时压延辊温度的变化规律，为玻璃成型工艺的制订和压延辊结构的设计改进提供依据，从而提高生产效率和产品质量，是压延玻璃生产企业技术创新和飞跃发展的必由之路。 本文从计算流体动力学（CFD)的基本理论出发，采用雷诺时均方程法、可实现e湍流模型及壁面函数法，建立了冷却水在不同结构压延辊腔体内流动换热的数学模型。在相同的工艺条件下对所构造的模型进行了数值模拟，从模拟结果的速度场、速度矢量、Nu数和温度场分析了冷却水通道结构对压延辊传热性能的影响。 应用相同的理论基础，基于实际生产中用到的成型压延辊结构，模拟分析了不同工艺条件下，压延辊从接触到离开熔融玻璃液体，再转动到下次与熔融玻璃液体接触的一个转动周期内某位置温度变化。为了简化模拟分析过程，构造了压延辊的二维模型，通过对实际成型过程中的换热分析，使用C语言编制UDF (User-Defined Function)自定义函数施加于边界条件和FLUENT—起运行，对所构造模型进行求解，从求解结果分析不同成型工艺条件对压延辊传热的影响。 最后，用检测工具在成型过程中对压延辊表面温度进行检测，对模拟结果进行实验验证，从而验证模拟传热分析的正确合理性。 【关键词】：光伏玻璃 压延成型 FLUENT 流动传热 数值模拟
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ171.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 本课题的研究背景9-11
• 1.1.1 光伏玻璃的分类9-10
• 1.1.2 光伏玻璃行业发展状况10-11
• 1.2 光伏压延玻璃的成型原理11-12
• 1.3 国内外研究现状及存在问题12-15
• 1.3.1 国内外研究现状12-14
• 1.3.2 存在问题14-15
• 1.4 课题研究的目的和意义15-16
• 1.5 课题的研究内容16
• 1.6 研究方法和技术路线16-17
• 1.7 本章小结17-19
• 第二章 数值仿真模拟的理论基础19-32
• 2.1 CFD简介及其特点19-20
• 2.2 FLUENT理论基础20-31
• 2.2.1 FLUENT程序结构20
• 2.2.2 FLUENT求解过程20-22
• 2.2.3 控制方程22-24
• 2.2.4 湍流模型24-28
• 2.2.5 边界条件28-30
• 2.2.6 控制方程的离散和求解30
• 2.2.7 收敛准则30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 成型压延辊结构的传热性能数值模拟32-49
• 3.1 研究对象及网格划分32-39
• 3.1.1 压延辊结构分析32-33
• 3.1.2 模型参数确定33
• 3.1.3 模型的简化与假设33-34
• 3.1.4 模型的建立34-35
• 3.1.5 网格划分与网格质量35-39
• 3.3 FLUENT计算参数设置39-40
• 3.4 FLUENT模拟计算结果及分析40-47
• 3.4.1 速度场和速度矢量分析40-45
• 3.4.2 Nu数分析45-46
• 3.4.3 温度场分析46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 周期性传热数值模拟49-60
• 4.1 研究对象及网格划分49-51
• 4.1.1 模型热交换分析49
• 4.1.2 模型简化假设49-50
• 4.1.3 模型建立与网格划分50-51
• 4.2 FLUENT计算参数设置51-53
• 4.2.1 边界条件设置51-52
• 4.2.2 解算器参数设置52-53
• 4.2.3 工艺条件方案53
• 4.3 FLUENT模拟计算结果及分析53-58
• 4.3.1 不同入口流速下的结果分析53-56
• 4.3.2 不同冷却水温下结果分析56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 实验研究60-64
• 5.1 实验设备60-62
• 5.1.1 压延机60-61
• 5.1.2 测温仪61-62
• 5.2 实验方法62
• 5.3 实验结论62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64-65
• 6.2 研究展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 个人简历71

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