陶瓷辊道窑的温度场数值模拟及决策分析

论文摘要

辊道窑是一种近几十年发展起来的新型快烧连续式窑炉,目前已广泛用于建陶和日用陶瓷等陶瓷生产中,在当今经济快速发展、能源大幅消耗的情况下,降低能耗、节约成本、提高经济效益成为每个企业的首要任务和迫切需要,建筑陶瓷辊道窑凭借在这方面的优势已经成为窑炉市场的主角。烧成制品的质量主要取决于窑内温度,而窑炉内部的温度跟窑炉结构的众多因素有关,其中窑炉结构除本身结构外,还包括烧嘴的空气燃料速度比、烧嘴的排列、燃料的属性等。论文中主要利用支持向量机对窑炉结构状态识别分类,对陶瓷窑炉进行建模,并把温度场的均匀性作为窑炉结构的评判标准,以开发出高效、节能和低排放的高性能陶瓷窑炉。论文首先介绍了数值模拟方法,并选出一种适合本项目的模拟方法；其次,介绍了相关的决策理论,重点分析了支持向量机对于预测模型的理论基础和建模过程,并从燃烧试验台取出数据,根据取出的数据利用支持向量机建立网络模型并训练,得到比较合理的网络模型,然后通过输出数据跟实际数据的比较来分析支持向量机预测模型的效率,进行结果优化处理以满足要求；最后,阐述了CFD软件的建模过程及它的后处理软件功能,并根据优化结果利用CFD软件建模,包括物理模型、几何模型、数学模型,计算得出不同工况下的燃烧状况,用后处理软件对结果进行处理,用模拟出的数据来验证构造的模型。论文以陶瓷业为研究背景,以窑炉结构为研究对象,以决策支持为主要内容,利用计算机技术对陶瓷辊道窑生产过程中窑炉结构是否合理的决策支持系统进行了研究,最终可以为窑炉结构的设计和生产过程提供科学依据。论文的主要成果在于用辅助决策分析来评估窑炉的结构,提出了用可视化的方法来处理陶瓷辊道窑温度场的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 课题研究的现状
• 1.4 研究课题的基本思路
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 结构安排
• 第2章 基础理论介绍
• 2.1 数值模拟方法
• 2.1.1 有限元法
• 2.1.2 有限差分法
• 2.1.3 两种方法的比较
• 2.2 CFD软件介绍
• 2.2.1 Fluent介绍
• 2.2.2 后处理软件介绍
• 2.3 决策分析理论基础
• 2.3.1 统计学习理论
• 2.3.2 支持向量机理论
• 2.3.3 支持向量机优点
• 2.3.4 将SVM理论用于陶瓷辊道窑结构评估
• 2.4 本章小结
• 第3章 预决策模型
• 3.1 模型参数的选择
• 3.2 样本选取
• 3.3 数据分析工具
• 3.4 SVM训练
• 3.4.1 数据预处理
• 3.4.2 训练与仿真
• 3.5 实验结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 陶瓷辊道窑温度场数值模拟
• 4.1 辊道窑温度场数值模拟过程
• 4.2 辊道窑的三维数值模拟
• 4.2.1 几何模型的建立
• 4.2.2 几何模型的网格划分
• 4.2.3 三维数学模型的建立
• 4.2.4 三维离散方程的数值计算
• 4.3 陶瓷辊道窑温度场数值模拟结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 决策支持系统软件的设计
• 5.1 支持系统框架设计
• 5.1.1 用户咨询模块
• 5.1.2 SVM训练模块
• 5.1.3 仿真建模模块
• 5.1.4 数据库管理模块
• 5.2 陶瓷辊道窑辅助决策系统
• 5.2.1 系统集成
• 5.2.2 模块实施与运行
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间公开发表的论文