光纖拉絲爐內(nèi)部氣體流場研究.pdf

1、在光纖拉絲過程中，爐內(nèi)溫度分布情況是影響光纖質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而拉絲爐內(nèi)部氣體的溫度和速度分布又是影響爐內(nèi)溫度分布的重要因素。這是因?yàn)闅饬鞯牟▌?dòng)會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)溫度的波動(dòng)，從而引起預(yù)制棒受熱不均，進(jìn)而導(dǎo)致光纖直徑的波動(dòng)、芯包比和折射率分布的改變，光纖缺陷由此產(chǎn)生。因此，研究拉絲爐內(nèi)部的氣體流場分布狀況對(duì)于提高光纖質(zhì)量有著重要的實(shí)際意義。
　　受企業(yè)委托，本文應(yīng)用流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)光纖拉絲爐內(nèi)部氣體流場及拉絲爐相關(guān)部件的溫度分布進(jìn)行

2、了理論建模和數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的模擬結(jié)果及實(shí)測結(jié)果有著較好的一致性。本文的研究內(nèi)容分為以下三部分：
　　第一部分：為基于三維拉絲爐幾何模型的內(nèi)部氣體流場數(shù)值計(jì)算。模擬了氣體從30個(gè)上部進(jìn)氣孔進(jìn)入拉絲爐到延伸管底部氣體出口區(qū)域內(nèi)的流場分布，通過模擬得到了氣體的速度場和溫度場分布情況，發(fā)現(xiàn)了氣體速度場在上部進(jìn)氣孔上、下部附近存在兩個(gè)漩渦，所得氣體速度場對(duì)委托企業(yè)拉絲爐設(shè)備的優(yōu)化改造具有一定指導(dǎo)意義。由于在該部分是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)拉

3、絲爐上相關(guān)固體部件（預(yù)制棒、馬弗管和延伸管）溫度邊界的分布呈線性變化，而這一假設(shè)又與實(shí)際有一定差異，因此本文進(jìn)行了第二部分的研究。
　　第二部分：為基于二維拉絲爐幾何模型的數(shù)值計(jì)算。這一部分建立的模型不僅考慮了拉絲爐壁面與內(nèi)部氣體的熱量傳遞，而且考慮了拉絲爐上各個(gè)固體部件的熱量傳遞及加熱件的輻射傳熱。通過模擬得到了爐內(nèi)氣體的二維速度場和拉絲爐上各個(gè)固體部件的溫度分布情況，由于計(jì)算條件有限，該部分只建立了二維模型，并將拉絲爐上部氣體

4、入口進(jìn)行簡化，所以上部氣體入口處的氣體流場以第一部分的模擬結(jié)果為主。除此之外，其他部位氣體流場分布及相關(guān)固體部件上的溫度分布情況以第二部分模擬結(jié)果為主。
　　第三部分：為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證部分，由于實(shí)驗(yàn)器材限制，只能進(jìn)行溫度測試，通過將模擬的溫度結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與委托企業(yè)測試結(jié)果具有較好的一致性，從而證明了本文所建氣體流場模型的正確性。
　　綜上所述，本文對(duì)委托企業(yè)提供的光纖拉絲爐的內(nèi)部氣體流場分布及拉絲爐上相關(guān)固