单晶生长炉全局热分析(3)-自由界面形状的影响

本文在平坦自由表面非定常三维全局热分析模型的基础上,考虑自由表面形状的弯曲性,通过大量数值模拟,研究了弯曲自由表面对熔液流动、炉内全局温度场分布等的影响.研究表明:弯曲自由表面更易引起熔液流动振荡,且降低晶体生长界面反转的临界Re数,使结果更接近实际,从而使单晶生长全局热分析模型比前文更完善.     

单晶生长炉全局热分析(1)——三维模型建立

晶体生长炉内高温热辐射和熔液对流十分复杂,使分析整个生长炉内传输现象的全局热分析模型一直停留在轴对称准静态假定上.本文考虑熔液对流的三维性和非定常性,构筑了三维全局热分析模型,讨论了熔液对流三维性和非定常性的影响.结果表明:本文模型预测的晶体成长界面反转临界雷诺数大大降低,更接近实际.     

波样耗散结构的空间构成及形成过程

以直拉法单晶生长系统中熔体热对流波样耗散结构为研究对象,通过大规模数值模拟,首先获得了不同波数稳定波样流动的耗散结构,并应用正交分解法抽出了波样耗散结构的基本流动模式,分析了由基本流动模式形成耗散结构的动力学过程.结果表明:(1)构成宏观波样耗散结构的基本流动模式具有明显的规律性:(a)基本流动模式成组出现,(b)波数为n的波样耗散结构,每组包含n个基本流动模式,(c)流动基本模式在周向的波数随组序以n增加,在径向由1层增至多层;(2)波样耗散结构宏观上的旋转运动,是由于不同基本模式的轮番"出演"所致.研究结果丰富了人们对耗散结构的认识.     

单晶生长炉全局热分析(2)-非定常三维流动的影响

本文应用既有非定常三维全局热分析模型,通过大量的数值模拟,研究了单晶生长炉中熔液对流三维性和非定常性对熔体流动和全局热分析等影响.研究表明:熔液流动的三维性和非定常性起着非常重要的作用,它使品体成长界面发生转变的Re数大大降低,使模礅结果更接近实际.同时,研究揭示了熔液内行进波的存在和其传播规律.