區(qū)域熔融溫度場數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、區(qū)域熔融是主要用于化工、金屬、半導(dǎo)體材料等物質(zhì)超純提煉[1]的一項新興技術(shù)。該方法的有效性、實用性等特點決定了其良好的市場發(fā)展和應(yīng)用前景。本文簡要闡述了區(qū)域熔融提純儀的設(shè)計思想；通過實驗手段，對區(qū)域熔融條件下各主要影響因素進行了較為深入的研究和分析；建立了區(qū)域熔融溫度場的數(shù)學(xué)模型和有限元計算模型；利用大型有限元分析軟件ANSYS對實驗溫度場進行了數(shù)值模擬，得出了具有一定價值和參考意義的結(jié)論。論文主要包含了以下幾個方面的內(nèi)容。 在

2、參考已有區(qū)域熔融提純儀模型設(shè)計的基礎(chǔ)上，對儀器機械部分進行了整體結(jié)構(gòu)改進，新儀器體現(xiàn)了明顯的一體化設(shè)計思想與風(fēng)格；該儀器采用PLC實現(xiàn)了全自動控制功能，大大改善了儀器的運行和使用環(huán)境。系列實驗及結(jié)果鑒定證明，儀器滿足了用戶的設(shè)計和使用性能要求。 設(shè)定儀器在不同的工作條件下，對管裝介質(zhì)進行了一系列軸向溫度場測量實驗。實驗分別研究了管徑、加熱區(qū)域運行速度、測點位置等主要影響因素在不同數(shù)值的情況下，介質(zhì)溫度場在相應(yīng)測點的軸向隨時間的變

3、化曲線；并通過實驗數(shù)據(jù)或曲線對主要影響因素進行了較為深入的分析，探討了區(qū)域熔融溫度場分布特點與各主要影響因素之間的關(guān)系，從而為區(qū)域熔融提純儀的設(shè)計以及該項技術(shù)在一些相關(guān)領(lǐng)域中使用參數(shù)的選擇提供了一定的依據(jù)。 通過儀器運行及實驗環(huán)境的分析，對研究對象的實驗條件進行了合理的簡化和假設(shè)；并借助數(shù)學(xué)手段，分析和建立了區(qū)域熔融條件下研究對象的數(shù)學(xué)模型及有限元計算模型。同時，利用大型有限元分析軟件ANSYS對該模型溫度場進行了數(shù)值模擬，并將