电子显示玻璃铂金通道上升段中气泡运动的物理模拟研究

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0763

摘要/Abstract

摘要：

铂金通道是电子显示玻璃生产中最为关键的装备之一。本文针对铂金通道结构中上升段的角度变化对玻璃液中气泡运动行为的影响展开研究，通过结构和尺寸设计，构建模型-实际几何比例为1∶4的物理模拟实验平台，以聚二甲基硅氧烷为模拟液，结合相似准则（雷诺数、伽利略准数），系统分析了23°、30°、45°三种铂金通道上升段倾斜角度下气泡的运动特征与分布规律。结果表明，模拟液的实测运动黏度与理论计算运动黏度具有良好的相似性。铂金通道上升段的角度变化对玻璃液与气泡运动有着较大影响。当铂金通道上升段的倾斜角度由23°变化到45°时，其出口处的气泡更加集中分布于管道截面上部，对气泡的抬升效果明显，并在综合分析后，发现倾斜角度为30°时效果最优。在本研究范围内，铂金通道上升段倾斜角度的增大强化了气泡浮力与流体动力的协同作用。

关键词: 电子显示玻璃, 铂金通道, 上升段, 物理模拟, 气泡运动

Abstract:

Platinum channel is one of the most critical pieces of equipment in the production of electronic display glass. This paper studied the influence of inclination angle changes in ascending section of platinum channel structure on movement behavior of bubbles in molten glass. A physical simulation experimental platform with a model-actual geometric ratio of 1∶4 was constructed through structural and dimensional design. Polydimethylsiloxane was used as the simulated liquid， combined with similarity criteria （Reynolds number， Galileo number）， the movement characteristics and distribution laws of bubbles were systematically analyzed under three inclination angles of the ascending section of platinum channel： 23°， 30°， and 45°. The results show that the measured kinematic viscosity of the simulated liquid has good similarity with the theoretically calculated kinematic viscosity. Changes in the inclination angle of ascending section of platinum channel have a significant impact on the flow of molten glass and the movement of bubbles. When the inclination angle of ascending section of platinum channel changes from 23° to 45°， the bubbles at its outlet are more concentrated in upper part of the pipe cross-section， and the lifting effect on bubbles is obvious. After comprehensive analysis， it is found that the effect of a 30° inclination angle is optimal.Within the scope of this study， an increase in the inclination angle of ascending section of platinum channel strengthens the synergistic effect between bubble buoyancy and fluid dynamics.

Key words: electronic display glass, platinum channel, ascending section, physical simulation, bubble movement

中图分类号:

TQ171.6

何峰, 支嘉垚, 赵志龙, 张克俭, 谢峻林, 赵志永, 田英良. 电子显示玻璃铂金通道上升段中气泡运动的物理模拟研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(1): 275-287.

HE Feng, ZHI Jiayao, ZHAO Zhilong, ZHANG Kejian, XIE Junlin, ZHAO Zhiyong, TIAN Yingliang. Physical Simulation of Bubble Movement in Ascending Section of Platinum Channel for Electronic Display Glass[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(1): 275-287.

图/表 13

图1 实际生产玻璃全黏度曲线

Fig.1 Full viscosity curve of glass in actual production

图2 1 590~1 650 ℃下的温度-运动黏度曲线

Fig.2 Temperature-kinematic viscosity curve of 1 590~1 650 ℃

图3 模拟液的理论温度-运动黏度曲线

Fig.3 Theoretical temperature-kinematic viscosity

图4 模拟液实测温度-运动黏度曲线

Fig.4 Actually measured temperature-kinematic curve of simulated liquid viscosity curve of simulated liquid

图5 模拟液运动黏度理论值与实测值比较

Fig.5 Comparison between theoretical values and actually measured kinematic viscosity values of simulated liquid

图6 物理模拟实验平台

Fig.6 Experimental platform of physical simulation

图7 模拟铂金通道上升段入口模拟液中气泡尺寸分布

Fig.7 Bubble size distribution in simulated liquid at inlet of simulative ascending section of platinum channel

图8 不同直径气泡的上浮轨迹示意图

Fig.8 Schematic diagram of rising trajectories of bubbles with different diameters

图9 23°铂金通道上升段内气泡整体分布趋势实拍图与示意图

Fig.9 Physical photograph and schematic diagram of overall bubble distribution trend in 23° simulative ascending section of platinum channel

图10 30°铂金通道上升段内气泡整体分布趋势实拍图与示意图

Fig.10 Physical photograph and schematic diagram of overall distribution trend of bubbles in 30° simulative ascending section of platinum channel

图11 45°铂金通道上升段内气泡整体分布趋势实拍图与示意图

Fig.11 Physical photograph and schematic diagram of overall distribution trend of bubbles in 45° simulative ascending section of platinum channel

图12 30°模拟铂金通道上升段内液流形态

Fig.12 Liquid flow morphology in 30° simulative ascending section of platinum channel

图13 倾斜管道中气泡的运动稳态平衡示意图

Fig.13 Schematic diagram of steady-state equilibrium of bubble movement in inclined pipe

参考文献 29

[1]	LIU L， ZHANG M C， CHEN Y S. Application of mini LED halo control in the field of vehicular display［J］. International Journal of High Speed Electronics and Systems， 2025： 2540443.
[2]	ZHANG S H， ZHENG H， ZHOU L， et al. Research progress of micro-LED display technology［J］. Crystals， 2023， 13（7）： 1001. DOI URL
[3]	HAUPT O. OLED display manufacturing： a task for UV lasers［J］. Information Display， 2024， 40（2）： 24-27.
[4]	卢梦琪. 展望2025：新型显示何以“稳中求进”［EB/OL］. （ 2025-01-08）［ 2025-07-22］. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1820608675650098433&wfr=spider&for=pc.
	LU M Q. Looking ahead to 2025： how can new display technologies achieve "progress while maintaining stability"［EB/OL］. （ 2025-01-08）［ 2025-07-22］. https://baijiahao.baidu.com/s？id=1820608675650098433&wfr=spider&for=pc （in Chinese）.
[5]	SAHU L K， SONI V. OLED： new generation display technology［J］. Journal of Ravishankar University （PART-B）， 2022， 35（1）： 1-8.
[6]	马松林，覃事建. 显示面板制造装备国产化的思考与行动［J］. 中国科学院院刊， 2025， 40（5）： 904-912.
	MA S L， QIN S J. Considerations and initiatives for domesticating display manufacturing equipment［J］. Bulletin of Chinese Academy of Sciences， 2025， 40（5）： 904-912 （in Chinese）. DOI URL
[7]	LIU S H， XIE W F， LEE C S. Organic light-emitting diodes， what’s next？［J］. Next Nanotechnology， 2023， 1： 100003. DOI URL
[8]	ZOU S J， SHEN Y， XIE F M， et al. Recent advances in organic light-emitting diodes： toward smart lighting and displays［J］. Materials Chemistry Frontiers， 2020， 4（3）： 788-820. DOI URL
[9]	田英良，赵志龙，赵志永. 新型显示用玻璃材料发展回顾及展望［J］. 科技导报， 2025， 43（2）： 90-96. DOI
	TIAN Y L， ZHAO Z L， ZHAO Z Y. Review and prospect of new type display glass materials［J］. Science & Technology Review， 2025， 43（2）： 90-96 （in Chinese）.
[10]	HAYASHI K， HAMADA Y， AKIYAMA J， et al. 48-1： impact of carrier glass substrate characteristics on flexible OLED display production［J］. SID Symposium Digest of Technical Papers， 2019， 50（1）： 660-663.
[11]	LIU J L， LI C， PENG H N， et al. Preparation and characterization of alkali-free glass substrates with enhanced properties for TFT-LCDs applications［J］. Ceramics International， 2021， 47（15）： 21650-21659. DOI URL
[12]	CUI J D， CAO X， SHI L F， et al. Structure and properties of aluminoborosilicate glasses for OLED display substrate［J］. Ceramics International， 2024， 50（24）： 54811-54822. DOI URL
[13]	曾　召，杨国洪，徐　剑，等. 新型显示技术及基板玻璃的发展［J］. 玻璃， 2023， 50（11）： 28-31.
	ZENG Z， YANG G H， XU J， et al. Development of new display technology and substrate glass［J］. Glass， 2023， 50（11）： 28-31 （in Chinese）.
[14]	郝彦宗，宋春来. 光伏玻璃熔化过程中气泡产生原因及消除方法［J］. 玻璃， 2024， 51（7）： 46-49.
	HAO Y Z， SONG C L. The causes and elimination methods of bubbles in the melting process of photovoltaic glass［J］. Glass， 2024， 51（7）： 46-49 （in Chinese）.
[15]	赵玉乐. 液晶玻璃基板气泡缺陷分析与对策［J］. 玻璃搪瓷与眼镜， 2023， 51（2）： 42-46+36.
	ZHAO Y L. Analysis and countermeasures on bubble defects of LCD glass substrate［J］. Glass Enamel & Ophthalmic Optics， 2023， 51（2）： 42-46+36 （in Chinese）.
[16]	王志安. 平板显示用玻璃基板生产中玻璃液流经铂（合）金通道时气泡产生的原因分析与对策［J］. 玻璃与搪瓷， 2015， 43（3）： 4-8+14.
	WANG Z A. Analysis on blister problem of FPD glass melt resulting from contact with platinum material and its solution［J］. Glass & Enamel， 2015， 43（3）： 4-8+14 （in Chinese）.
[17]	金明芳，何　峰，谢峻林，等. 700 t/d浮法玻璃熔窑中玻璃液流动特性与澄清过程研究［J］. 过程工程学报， 2024， 24（4）： 425-434. DOI
	JIN M F， HE F， XIE J L， et al. Study on flow characteristics and clarification process of glass melt in 700 t/d float glass furnace［J］. The Chinese Journal of Process Engineering， 2024， 24（4）： 425-434 （in Chinese）.
[18]	杨　剑，姜　宏，赵会峰. 超白浮法玻璃生产过程中气泡与液流的特征及其相互关系［J］. 玻璃与搪瓷， 2015， 43（2）： 10-16.
	YANG J， JIANG H， ZHAO H F. Features of glass bubble and melt flow in ultra clear float glass production and their relations［J］. Glass & Enamel， 2015， 43（2）： 10-16 （in Chinese）.
[19]	俞　超，徐　剑，杨　威，等. 基于相似原理的基板玻璃铂金通道澄清物理模拟试验研究［J］. 玻璃， 2024， 51（3）： 8-13.
	YU C， XU J， YANG W， et al. Physical simulation experimental research on clarification of platinum channel on substrate glass based on similarity principle［J］. Glass， 2024， 51（3）： 8-13 （in Chinese）.
[20]	李　青，严永海，李龙刚，等. 无碱高铝硼硅酸盐玻璃液搅拌过程中流动规律的研究［J］. 武汉理工大学学报， 2017， 39（12）： 30-34.
	LI Q， YAN Y H， LI L G， et al. Study on the law of flow in stirring process of alkali high alumina borosilicate glass［J］. Journal of Wuhan University of Technology， 2017， 39（12）： 30-34 （in Chinese）.
[21]	李淼，王梦龙，杨威，等. 一种基板玻璃通道升温段的支撑结构： CN115784571A［P］. 2023-03-14.
	LI M， WANG M L， YANG W， et al. A supporting structure for the channel heating section of substrate glass： CN115784571A［P］. 2023-03-14 （in Chinese）.
[22]	李青，王肖义，王丽红，等. 铂金通道高温性能与失效行为研究［C］// 中国硅酸盐学会玻璃分会， 2017年全国玻璃科学技术年会论文集， 2017： 380-384+388.
	LI Q， WANG X Y， WANG L H， et al. High temperature properties and failure behaviors of platinum channel［C］// Glass Branch of the Chinese Ceramic Society， Proceedings of 2017 national annual conference on glass science and technology， 2017： 380-384+388 （in Chinese）.
[23]	黄旭，李岗，王琨. 避免液晶玻璃生产中铂金通道液位跳水的方法： CN119461787A［P］. 2025-02-18.
	HUANG X， LI G， WANG K. Methods to avoid liquid level fluctuations in platinum channels during liquid crystal glass production： CN119461787A［P］. 2025-02-18 （in Chinese）.
[24]	SALDANA M， GALLEGOS S， GÁLVEZ E， et al. The Reynolds number： a journey from its origin to modern applications［J］. Fluidika， 2024， 9（12）： 299.
[25]	HEMANTH V， KUSHAL K S， VARUN S S. Aerodynamic study on low Reynolds number aerofoil［J］. ACS Journal for Science and Engineering， 2024， 4（1）： 39-57. DOI URL
[26]	田英良，孙诗兵. 新编玻璃工艺学［M］. 北京：中国轻工业出版社， 2009： 94-95.
	TIAN Y L， SUN S B. New glass technology［M］. Beijing： China Light Industry Press， 2009： 94-95 （in Chinese）.
[27]	田英良，李志峰，赵志永. 澄清剂对OLED基板玻璃澄清效果的影响［J］. 硅酸盐通报， 2025， 44（9）： 3411-3418+3425. DOI
	TIAN Y L， LI Z F， ZHAO Z Y. Influences of clarifying agents on clarification effect of OLED substrate glass［J］. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2025， 44（9）： 3411-3418+3425 （in Chinese）. DOI
[28]	周清晓. 浅谈斯托克斯定律的应用［J］. 教育现代化， 2019， 6（68）： 230-232.
	ZHOU Q X. The application of Stokes law［J］. Education Modernization， 2019， 6（68）： 230-232 （in Chinese）.
[29]	陈景尧. 气泡在液体中缓慢浮升时的阻力［J］. 南工学报， 1963（2）： 77-102.
	CHEN J Y. Resistance of bubbles rising slowly in liquid［J］. Journal of Southeast University （Natural Science Edition）， 1963（2）： 77-102 （in Chinese）.