环形浅池内硅熔体中的热流体波

为了了解工业Czochralski炉内硅熔体表面轮型的基本特征,对环形浅池内硅熔体的热毛细-浮力对流进行了三维数值模拟,硅熔池内径为15 mm,外径为50 mm,深度为3 mm,熔池外壁被加热,内壁被冷却,底部固壁和顶部自由表面均绝热或者允许一个垂直方向的传热。模拟结果表明,当径向温差较小时,熔池内会产生稳定的单胞热毛细-浮力流动,随着温差的增大,流动将转变为三维振荡流动,在熔体自由表面会出现沿周向运动的轮型,小的垂直方向的热流密度(3W/cm2)对这种振荡流动没有大的影响。同时,讨论了流动和温度波动的特征,并确定了振荡流动的临界条件。     

表面散热对双组分溶液热-溶质毛细对流的影响

为了了解表面散热对耦合热-溶质毛细对流的影响,对环形浅液池内考虑Soret效应的双组分溶液耦合热-溶质毛细对流进行了三维数值模拟。环形液池深宽比和半径比分别为0.1和0.5,工质为质量分数等于26.27%的甲苯/正己烷混合溶液。结果表明,当流动为二维稳态时,在Soret效应作用下,溶质会向内侧壁转移,浓度梯度和温度梯度方向相反。随着Biot数增加,流动失稳的临界热毛细雷诺数和临界振荡频率均减小,但波数增加。流动失稳后,在自由表面会出现与温度波动类似的浓度波动;随着热毛细雷诺数增加,不论自由表面是否绝热,流动均会过渡到混沌状态。     

附壁氩液滴蒸发过程的分子动力学模拟

为了了解附壁液滴的蒸发特性,利用分子动力学方法对铜基底上氩液滴的蒸发过程进行了模拟。结果表明,随着蒸发过程的进行,液滴中的氩原子逐步扩散到周围真空环境中,并最终达到蒸发稳定状态。稳态蒸发时液滴近似为球冠状,在固-液界面存在一个密度较大的吸附层,在汽-液界面存在一个密度骤降的区域,60%的蒸发发生在三相接触线区域.温度越高,系统达到稳态所需时间越短,蒸发越快,固-液界面吸附层密度越小,接触角越小;同时,固-液之间的能量参数越大,接触角越小。     

勾形磁场对硅单晶CZ生长过程的影响

利用有限元法对勾形磁场环境下硅单晶Czochralski生长时炉内的传递过程进行了全局数值模拟,磁场强度范围为(0～2.0)T.结果表明:勾形磁场可有效抑制熔体内的流动;随着磁场强度增加,熔体内对流逐渐减弱,加热器功率增大,结晶界面温度梯度在磁场强度为0.05T时略有降低,之后增加;结晶界面形状在磁场强度为0.05T和0.1T时向熔体侧弯曲,之后随磁场的增加,变得平坦;同时,熔体内的传质机制逐渐转为以扩散为主;结晶界面平均氧浓度随磁场强度的增加而逐渐降低,当磁场强度高于1.0T时,结晶界面氧浓度会略有上升.     

Soret效应对环形浅池内溶液热毛细对流的影响

采用三维数值模拟方法研究了Soret效应对深宽比为0.1的环形浅液池内双组分溶液热毛细对流的影响。结果表明,当热毛细Reynolds数较小时,溶液流动为二维轴对称稳态流动,相同热毛细Reynolds数下双组分溶液热毛细对流强于纯工质。由于双组分溶液中Soret效应的作用,冷壁面附近溶质浓度大于热壁面附近溶质浓度,且溶质毛细力方向与热毛细力方向一致,因此,溶液流动加强,相比纯工质更易失稳。流动失稳后,双组分溶液中呈现出热流体波与三维振荡流动并存的流动结构,且Soret效应对热流体波波数和主频有明显影响。     

多孔介质对流干燥外部传热传质的非平衡热力学理论

从非平衡热力学理论出发,以广义热力学力作为传质过程驱动势,建立了描述多孔介质恒速干燥阶段外部对流传热传质过程的热力学理论模型,并进行了数值计算,计算值与已有的实验数据吻合较好;同时,还将计算结果与传统的理论进行了比较,结果表明,非平衡热力学理论更能反映过程的物理本质。     

环形浅液池内热毛细对流的热力学特性

为了了解径向温度梯度作用下环形浅液池内硅熔体热毛细对流的热力学特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟。液池外半径r0=50 mm,内半径ri=15 mm,深度为d=3 mm。结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳定轴对称流动,系统总熵产较小;随着温度梯度的增加,流动将失去其稳定性,首先转化为径向脉动波,此时系统总熵产呈周期性变化;温度梯度再增加时,流动转化为热流体波,系统总熵产较大,但不再随时间变化。     

液封液桥内热毛细对流的数值模拟

建立了液封液桥(不相溶混的双层同轴液柱)内热毛细对流的物理数学模型，采用涡量-流 函数法、利用有限差分格式对微重力条件下液封液桥内热毛细对流进行了数值模拟，得到了 双层液柱主流区的温度场和流场，证实了液封技术能削弱液桥主流区的热毛细对流，从而提 高浮区晶体生长质量，找出了液封厚度以及内、外层流体物性参数比对液桥内热毛细对流的 影响规律.     

无因次参数对新型分离结晶法制备CdZnTe晶体的影响

本文借助有限差分法对新型分离结晶法生长CdZnTe晶体过程中熔体内部的热毛细对流进行了三维数值模拟，获得了Marangoni数、高径比及狭缝宽度等无因次参数对流动的影响。结果表明：当Marangoni数较小时，流动为稳态流动，传热以导热为主，当Marangoni数超过一定数值后，流动发展为非稳态热毛细对流，对流的影响加...     

环形液层内热毛细对流的线性稳定性分析

为了了解液层深度对热毛细对流不稳定性的影响,利用线性稳定性理论分析了内径为20 mm、外径为40 mm、深度为1～20 mm的环形液层内硅油(Pr=6.7)的热毛细对流,重点考察了发生热流体波的临界温差及热流体波的临界周向波数,结果表明,临界温差随液层深度的增加而降低.讨论了浮力对热流体波及其临界条件的影响,并证实了常重力条件下当液层厚度大于5 mm时,热流体波呈静止状态这一现象.