環(huán)形淺液池內(nèi)雙層流體熱對(duì)流過程的漸近解.pdf

1、Czochralski 法是從熔體中生長(zhǎng)晶體材料的一種主要方法，在用這種方法生長(zhǎng)晶體的過程中，熔體內(nèi)由浮力和表面張力梯度驅(qū)動(dòng)的熱對(duì)流現(xiàn)象以及揮發(fā)性成分的揮發(fā)會(huì)對(duì)晶體的品質(zhì)產(chǎn)生很不利的影響。為了解決這些問題，人們提出了液封Czochralski 晶體生長(zhǎng)方法（LEC 法），然而，該方法中存在的雙層流體的熱對(duì)流現(xiàn)象比單層流體的更加復(fù)雜多變。為提高晶體的質(zhì)量，必須深入地認(rèn)識(shí)雙層流體的熱對(duì)流現(xiàn)象，并對(duì)其進(jìn)行更好地控制。
　　 本文采用匹

2、配漸近展開法研究了水平溫度梯度作用下環(huán)形淺液池內(nèi)雙層流體的穩(wěn)態(tài)熱對(duì)流過程，將流體的流動(dòng)區(qū)域分為遠(yuǎn)離內(nèi)外壁面的中心區(qū)域和靠近內(nèi)外壁面的兩個(gè)邊壁區(qū)域，在不同的液池頂部邊界條件（自由表面或固壁）和加熱方式（外壁加熱或內(nèi)壁加熱）下，獲得了中心區(qū)域兩層流體內(nèi)純熱毛細(xì)對(duì)流以及熱毛細(xì)－浮力對(duì)流的漸近解，得到了主流區(qū)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的表達(dá)式。
　　 為了檢驗(yàn)所得漸近解的正確性和適用區(qū)域，將漸近解同矩形液池內(nèi)雙層流體熱對(duì)流的分析解進(jìn)行了比較，并同數(shù)

3、值模擬的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)，分析了毛細(xì)雷諾數(shù)、液池的曲率、深寬比以及兩層流體的厚度比等對(duì)漸近解的影響規(guī)律，確定了各種情況下所得漸近解的適用區(qū)域。
　　 研究表明，當(dāng)環(huán)形液池的內(nèi)徑趨于無窮大時(shí)，環(huán)形液池可近似為矩形池，此時(shí)，所得熱毛細(xì)對(duì)流的漸近解同矩形液池內(nèi)雙層流體熱毛細(xì)對(duì)流的分析解相同，說明所得漸近解是合理的；在不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物性參數(shù)下，漸近解同數(shù)值模擬的結(jié)果在液池的中心區(qū)域都吻合的很好，只在緊靠壁面的區(qū)域有一定偏差，進(jìn)一步