玻璃电熔技术的开发与应用是玻璃熔制行业的一次重大技术革命。随着社会不断发展进步,为进一步提高玻璃电熔窑的生产效率以及更好地实现玻璃熔制的澄清与均化,需要对玻璃的熔制过程做更深入的探究。作为玻璃熔制过程中的核心装备,玻璃电熔窑的性能必定要足够高才能熔制出更优质的玻璃。只有更加全面掌握玻璃电熔熔制过程,才能为进行更高效、更优质的玻璃生产工作打下理论的基础。目前,玻璃电熔技术尚存在较多的问题,如不同电极布置情况下熔窑内的电场分布,如何调整熔窑结构与能量供给达到最优化生产,电熔窑内电能与热量以及熔体流动之间相互影响和制约的关系是怎样的等等。具体掌握了这些问题的答案,设计者才能设计出更符合不同玻璃特性的、性能更完美的电熔窑炉。本文基于数值模拟方法,借助前人所设计的1m×1m×1m立方体熔窑结构,以一对棒状电极在窑炉内分别进行底插、侧插、顶插布置,探究了在不同电极布置形式下熔窑内玻璃熔体的电流密度,功率密度,温度场及流场随加热时间的变化,同时还探究了底插电熔窑内上述物理场随保温时间的变化。利用Fluent商业软件进行计算,通过加载UDF文件,控制电极向熔窑内间歇供电以实现电熔窑的保温过程。计算方法采用了可适用于较大时间步长的瞬态问题的PISO方法。计算结果与前人的研究结论进行比对,验证了结果的可靠性。研究结果给出了不同电极布置形式下电熔窑内电流密度、功率密度、温度及流速的分布情况。结果表明,加热过程中三种形式的电熔窑,其内熔体电流密度与功率密度在两电极附近及两电极之间较为集中,分别为10³¹0⁴ A/m²,10⁶¹0⁸W/m³,并随着熔窑内熔体温度的升高向高温区集中。底插电熔窑内熔体在水平方向上表现出较大的温度梯度;侧插电熔窑内熔体在Z=0.4-0.7m之间拥有相对均匀的温度分布,平均温度约为2.5×10³K;顶插电熔窑顶部熔体温度最高为4 664K,加热产生的高温熔体受浮力影响易积聚在熔窑顶部,实际生产中电极输入功率不应过大,否则有可能会引发熔窑红顶、翻顶。三种熔窑内熔体的最大流速数量级处为10^-3m/s。上升的高温熔体在熔窑顶部受阻而分流造成顶部高温。中下方上升熔体与顶部回流熔体流向相反造成熔窑顶部环流。采用通断电的形式对底插电熔窑保温13 940s后,窑内熔体温度趋于一致,最大温度由约4 000K降至约2 000K,最大流速数量级由10^-3m/s降至10^-4m/s,环流核心位置维持稳定。该结果揭示了玻璃电熔窑内电-热-流之间的耦合关系,对实际熔窑的设计与优化具有指导意义。