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基于MSC.Marc的光伏玻璃压延成型数值模拟及实验研究

发布时间:2019-01-26 08:15
【摘要】:在国家鼓励支持开发新能源的大环境下,太阳能光伏产业得到快速增长,太阳能电池产业随着光伏产业的发展也迅速的发展,而光伏玻璃是太阳能电池的原材料之一,也是光伏产业中相当的重要一环。采用压延法生产光伏玻璃制品时,玻璃易出现裂纹、气泡、变形等质量缺陷,甚至会有析晶现象的发生,严重影响了光伏玻璃的透过率和强度等。为此,使用有限元MSC.Marc软件,模拟玻璃压延成型中复杂的传热问题,分析研究玻璃在压延成型过程中温度的变化规律。同时,对MSC.Marc软件的功能进行二次开发来模拟玻璃成型中微观组织的变化,研究玻璃析晶的变化情况。为玻璃压延成型工艺参数的优化以及深化玻璃晶化理论的研究提供了依据,并且对改善光伏玻璃产品的质量有着重要的理论价值和现实意义。针对以上问题本文展开了一系列研究工作。本文对光伏玻璃压延成型过程和其析晶行为进行了数值模拟和相关的实验研究。首先,简要概述了玻璃成型的研究现状,介绍了光伏玻璃压延成型的基本过程以及应用于玻璃压延成型有限元模拟中的基本理论和方法。从传热学的基本理论出发,基于光伏玻璃压延成型过程中的复杂性,对玻璃成型过程做了一定的假设,并在此基础上建立了玻璃压延成型过程的三维数学模型,将玻璃成型中的相关数据设定到求解模型中,模拟分析了玻璃在成型过程中温度场的分布情况。在其它工艺条件不变的情况下,模拟了不同的压辊温度对玻璃成型的影响。其次,以玻璃的晶化理论和尤曼析晶模型为基础,建立二维模型,利用MSC.Marc软件的二次开发功能,搭建相关开发环境,使用Fortran语言编写玻璃析晶的代码程序,开发了MSC.Marc软件开放式接口子程序,对玻璃压延成型过程中的析晶行为进行了模拟分析,并推测了该系统玻璃的析晶温度范围,实现了玻璃微观组织变化的可视化,这对光伏玻璃的微观组织变化深入研究有着重要的指导意义。最后,制定实验方法,使用温度测量工具对成型过程中的玻璃带表面温度进行检测,对模拟结果进行实验验证,以此来验证模拟玻璃热传问题的合理、正确性。
[Abstract]:Under the environment of encouraging and supporting the development of new energy sources, the solar photovoltaic industry has been growing rapidly, and the solar cell industry has also developed rapidly with the development of the photovoltaic industry, and photovoltaic glass is one of the raw materials for solar cells. It is also an important part of the photovoltaic industry. When photovoltaic glass products are produced by Calendering method, the glass is prone to crack, bubble, deformation and other quality defects, even crystallization will occur, which seriously affects the transmittance and strength of photovoltaic glass. In this paper, the finite element MSC.Marc software is used to simulate the complex heat transfer problems in the calendering process of glass, and the variation of temperature in the calendering process of glass is analyzed and studied. At the same time, the function of MSC.Marc software was redeveloped to simulate the change of microstructure in glass molding and to study the change of glass crystallization. It provides the basis for optimizing the process parameters and deepening the research of glass crystallization theory, and has important theoretical value and practical significance for improving the quality of photovoltaic glass products. In this paper, a series of research work has been carried out in view of the above problems. In this paper, the calendering process and crystallization behavior of photovoltaic glass are numerically simulated and experimentally studied. Firstly, the research status of glass forming is briefly summarized, the basic process of photovoltaic glass calendering and the basic theory and method used in the finite element simulation of glass calendering are introduced. Based on the basic theory of heat transfer, based on the complexity of photovoltaic glass calendering process, the glass forming process is hypothesized, and the 3D mathematical model of glass calendering process is established. The relevant data of glass molding are set into the solution model, and the distribution of temperature field in the process of glass forming is simulated and analyzed. The influence of different roller temperature on glass forming was simulated under the same technological conditions. Secondly, based on the crystallization theory of glass and Uman model of crystallization, a two-dimensional model is established. By using the secondary development function of MSC.Marc software, the related development environment is set up, and the code program of glass crystallization is compiled with Fortran language. The open interface subprogram of MSC.Marc software is developed to simulate and analyze the crystallization behavior of glass during calendering. The temperature range of glass crystallization is inferred, and the change of glass microstructure is visualized. This is of great significance for the further study of the microstructure of photovoltaic glass. Finally, an experimental method is developed to detect the surface temperature of glass strip in the molding process by using temperature measurement tools, and the simulation results are verified by experiments to verify the reasonableness and correctness of the heat transfer problem of the simulated glass.
【学位授予单位】:河南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ171.73

【参考文献】

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本文编号:2415294

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