李友荣
,
彭岚
,
吴双应
,
曾丹苓
工程热物理学报
为了了解水平温度梯度作用时Czochralski结构浅池内硅熔体热对流的分岔特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟,坩埚外壁被加热,液池深度为3 mm.模拟结果表明,当逐渐增加温差时,会发生两次流型转变,第一次由二维轴对称流动转变为三维稳态流动,第二次由三维稳态流动转变为热流体波,其可能沿顺时针方向旋转、也可能沿逆时针方向旋转,同时,第二次转变存在分岔现象.
关键词:
热对流
,
硅熔体
,
分岔
,
热流体波
李友荣
,
莫东鸣
,
彭岚
,
石万元
工程热物理学报
为了了解重力水平对环形液池内热毛细-浮力对流耗散结构的影响，利用有限容积法进行了非稳态三维数值模拟，环形液池外壁被加热，内壁被冷却，流体为0．65cSt硅油，其Pr数为6．7。结果表明，在微重力条件下，流动为三维振荡流动；当重力水平增加到0．1go时，流动结构转化为沿周向运动的一组滚胞，其轴线与温度梯度方向一致；当重力水平增加到0．5go时，流型则为一组静止的滚胞；当重力水平继续增加到3go时，流动转变为稳定流动。
关键词:
数值模拟
,
流型
,
热毛细-浮力对流
,
环形液池
彭岚
,
张全壮
人工晶体学报
采用FLUENT软件对分离结晶Bridgman法生长CdZnTe晶体进行了全局数值模拟.模拟对象为:熔体上部边界条件分别为固壁和自由表面时两种晶体生长系统.重点考虑坩埚和晶体之间狭缝宽度e和重力对分离结晶过程的影响.在计算中分别取e=0 mm、0.5 mm和1 mm三种狭缝宽度,得到了在微重力和常重力条件下的温度分布、结晶界面形状以及流函数分布图.结果表明:在微重力条件下,当熔体上部为固壁时,随着狭缝宽度的增大,热毛细力作用增强,流动强度增强;当熔体上部为自由表面时,则与之相反.在常重力条件下,由于浮力-热毛细对流的共同作用,随着狭缝宽度的增加,流动强度逐渐减弱,有助于提高晶体生长质量.
关键词:
数值模拟
,
CdZnTe晶体
,
分离结晶
彭岚
,
周灵敏
,
李友荣
,
文锦雄
工程热物理学报
为了了解勾形磁场对CdZnTe晶体生长质量的影响,利用有限元法对坩埚内的热量和动量传递过程进行了全局数值模拟。假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,研究了B_o（磁场轴线与晶体-坩埚界面的交点的磁场强度的轴向分量）为0 T,0.5 T,1.0 T,1.5 T,2.0 T,2.5 T,3.0 T时的CdZnTe晶体生长过程。结果表明：勾形磁场能有效抑制熔体内的流动,会产生由洛仑兹力、表面张力和浮力共同驱动的涡胞。随着磁场强度的增加,传热向导热型转变,熔体内最大流函数逐渐减小,抑制作用增强。
关键词:
分离结晶
,
勾形磁场
,
CdZnTe晶体
,
全局模拟
,
有限元法
李友荣
,
刘英杰
,
彭岚
,
吴双应
工程热物理学报
为了了解微重力下液封液桥内热毛细对流的基本特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟,液桥高为(1～3)mm,直径为2 mm和3 mm,液封外直径为(4～7)mm.模拟结果表明,当Marangoni数较小时,液封液桥内的热毛细对流为稳定的轴对称运动,当Marangoni数超过某一临界值后,流动将转化为三维振荡流动;为此,确定了发生振荡的临界Marangoni数,分析了各种条件下热毛细对流的振荡特性,计算了相应的振荡频率.
关键词:
热毛细对流
,
液封液桥
,
数值模拟
李友荣
,
彭岚
,
吴双应
,
全晓军
,
李明伟
,
曾丹苓
工程热物理学报
为了了解微重力下水平温度梯度作用时环形浅液池内的热毛细对流特性,利用有限差分法进行了非稳态二维数值模拟,环形液池外壁被加热,内壁被冷却,流体为0.65 cSt的硅油,其Pr数为6.7.结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳态流动,随着温度梯度的增加,流动将会失去其稳定性,转化成各种振荡流动,模拟结果与实验结果基本吻合.
关键词:
热毛细对流
,
数值模拟
,
环形浅池
李友荣
,
彭岚
,
吴双应
,
曾丹苓
,
今石宣之
工程热物理学报
为了了解水平温度梯度作用时Czochralski(CZ)结构浅池内硅熔体热毛细对流的转变滞后特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟,坩埚外壁被加热,半径为50 mm,晶体半径为15 mm,液池深度为3 mm,坩埚外壁与晶体生长界面温差变化范围为6～27 K.模拟结果表明,当逐渐增加温差时,在△T=9 K处,二维轴对称流动转变为三维稳态流动,在△T=20.6 K处,三维稳态流动转变为三维振荡流动;当逐渐减小温差时,在△T=19.5 K处,三维振荡流动才转变为三维稳态流动,因此,二次流动转变存在滞后,滞后温差约为1.1 K.
关键词:
热毛细对流
,
硅熔体
,
数值模拟
,
滞后
李震
,
彭岚
,
李友荣
,
孟海泳
工程热物理学报
采用有限差分法对CdZnTe分离结晶过程中熔体内热毛细对流作了三维数值模拟,讨论了浮力和轴向磁场对熔体热毛细对流的影响规律.结果表明:熔体内热毛细对流以上下两个流动方向相反的流胞存在,并随着Marangoni数(Ma)的加大,流动增强;在Ma数较小时,浮力加强熔体内热毛细对流,而当Ma数较大时,浮力却抑制熔体内热毛细对流;辅向磁场能很好的抑制熔体热毛细对流,并随着Hartmann数(Ha)的增大,抑制作用加强.
关键词:
分离结晶
,
热毛细对流
,
浮力
,
磁场力
,
数值模拟
彭岚
,
龚欢
,
李友荣
,
屠竞毅
,
于鑫
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.01.011
为了更好地了解勾形磁场对分离结晶法制备 CdZnTe 晶体过程中熔体热毛细对流的影响,采用有限差分法对熔体内的热量和动量传递进行数值模拟.假定熔体为不可压缩牛顿流体,熔体的高径比为1,狭缝自由表面无因次宽度为0．1,研究了不同 Ma 数下,Ha 数分别为0、45、90、135时的 CdZnTe 晶体生长过程.结果表明,勾形磁场能够有效地抑制熔体内部的对流,并且随着磁场强度的增加,抑制作用增强,熔体内部流动减弱.
关键词:
分离结晶
,
勾形磁场
,
CdZnTe晶体
,
热毛细对流
,
数值模拟
