مدلسازی عددی و بهینه سازی چند هدفی کوره های پخت شیشه سکوریت با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و الگوریتم ژنتیک

در این مقاله یک کوره پخت شیشه سکوریت به صورت عددی برای بررسی عملکرد انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. به منظور تولید شیشه سکوریت با استحکام بالا، شیشه خام باید در داخل کوره تا دمای c°700 گرم شود. مدل‌سازی عددی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه‌سازی شده و با بررسی مدل تابشdo  توزیع دما در کوره بدست آمده است. نتایج مدسازی عددی با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شده اند. این بهینه‌سازی چندمنظوره با هدف کاهش مصرف انرژی کوره و کاهش هزینه اولیه ساخت کوره در کنار تولید شیشه سکوریت با کیفیت بالا انجام می شود. اثرات چندین متغیر طراحی براساس الگوریتم ژنتیک بررسی شده است. در بهینه سازی اثر متغیرهای طراحی مثل فاصله بین مشعل ها و قطعات شیشه در داخل کوره، همچنین فاصله بین مشعل ها با یکدیگر، طول کوره، عرض کوره، ارتفاع کوره، و ... مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که کاهش طول کوره، ارتفاع کوره، فاصله مشعل ها تا  قطعات شیشه و ابعاد دریچه ورودی منجر به کاهش در هزینه های ساخت و همچنین کاهش مصرف سوخت در کنار تولید شیشه سکوریت با استاندارد مناسب می شود. با وجود اینکه کاهش متغیر طراحی عرض کوره نیز منجر به بهبود توابع هدف در بهینه سازی می شود، ولی مقدار آن براساس نظر طراح متناسب با کاربرد کوره می تواند افزایش بیابد.

Numerical Modeling and Multi-Objective Optimization of Tempered Glass Furnaces using CFD and GAs

In this paper, a tempering glass furnace is numerically analyzed and multiobjectively optimized for energy performance investigation. In order to manufacture highstrength tempered glass, the glass must be heated inside the furnace at above 700 °C. Numerical modeling is simulated using computational fluid dynamics and temperature distribution in the furnace is obtained by studying the radiation model. Numerical analysis results are validated with experimental data. The multi–objective optimization is performed to reduce the furnace energy consumption and the primary cost of constructing the furnace, coupled the production of high quality glass tempered. The effects of several design variables are investigated based on genetic algorithm. In optimization, the effects of several important design variables are investigated, which are: the distance between the torches and the pieces of glass inside the furnace, the distance between the torches with each other, the furnace length, the furnace width, the furnace height and ect. The results show that the variation in the value of the design variables leads to reduction in the cost of manufacturing and consumption of fuel, coupled the production of tempered glass with the appropriate standard.