[发明专利]一种玻璃黏度预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种玻璃黏度预测方法及系统，该方法具体步骤为：采集玻璃材料在不同温度下的黏度数据，构建玻璃黏度的数据库；在高斯过程的假设下基于函数型混合效应模型对不同组分、不同温度下的玻璃黏度数据进行建模，对于固定效应项，采用运算速度更快的B样条基函数进行展开；对于随机效应项，使用非线性的核函数来描述其协方差函数，同时在核函数中加入自变量以解释玻璃黏度间的相关性；对于推断方法，使用EM算法对模型中的参数进行估计，最后对多元玻璃在不同温度下的黏度进行预测。本发明提供的预测方法相比较传统统计模型，具有更低的预测误差和更少的计算成本。

技术领域

本发明属于玻璃性能预测领域，特别涉及一种玻璃黏度预测方法及系统。

背景技术

黏度作为玻璃的重要物理性质之一，可以直接反映熔体的结构，因此一直是人们研究的热点。黏度是温度、压力、组成的函数，在某些化合物中也与氧逸度有关。随着温度升高，自由体积和构型熵都会增加，熔体的结果重排变得容易，使得黏度下降。大多数硅酸盐熔体呈现出非牛顿行为，也就是说硅酸盐的熔体跟剪切应力或剪切速率有关。硅酸盐熔体的黏度对数呈非线性变化。

目前，根据生产的需要，一般把常用的温度同黏度-温度曲线上特定的黏度对应起来。在曲线上生产中最关心的则是操作范围温度，即成型玻璃液表面的温度范围。一般体系下的玻璃纤维的操作温度范围为10^2.5～10^3.5dPa.s，所以在拉丝过程中尤其关注在此黏度范围内的温度，也就是说准确地预测玻璃黏度可以对指导生产、研究化学组成对玻璃熔体各种性质的影响具有重要意义。

现有的玻璃黏度预测方法主要有如下两种：

(1)Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)公式

VFT公式是一种经验公式，其具体形式如下所示：

其中A,B,T₀为待估参数，并且A可看作是温度趋近于无穷大时的玻璃黏度；B类似于活化能；T₀可视为当玻璃黏度趋近于无穷时的温度。

此模型虽然结构简单但是同时局限性也较高：此模型只能针对一块固定配方的玻璃进行黏度的计算，不能针对某个体系下所有配比的玻璃；此模型中并没有包含其他解释变量，单单依靠温度和黏度的对应关系，计算结果往往不理想。

(2)多元线性回归模型

多元线性回归模型的一般形式为：

其中a₀,…,a_p为回归系数，x_ij为第i块玻璃的第j个解释变量，y_i为第i块玻璃的黏度。

通常此模型中的解释变量往往选择玻璃的温度以及组分信息，此模型相比于VFT公式虽然可以在某一玻璃体系中计算玻璃黏度，但是只能限制在此体系中；另外此模型依旧是离散模型，不能考虑不同温度下玻璃黏度的相关性，在计算过程中会损失很多有意义的信息，使得预测结果不精确。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种玻璃黏度预测方法及系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：

第一方面，本发明提供一种玻璃黏度预测方法，包括：

采集玻璃材料在不同温度下的黏度数据，构建玻璃黏度的数据库；

在高斯过程的假设下基于函数型混合效应模型对不同组分、不同温度下的玻璃黏度数据进行建模：

y_i(t)＝μ(t)+τ_i(t)+∈_i(t)i＝1，…，n