格子Boltzmann法和離散元法耦合算法及其在化學機械拋光中的應用.pdf

1、在科學研究和工程應用中經常遇到兩相流問題,如帶有磨粒的拋光液的晶片拋光問題、流化床問題和帶有泥沙的輸送管道等。在這些系統(tǒng)中,顆粒的運動除受本身重力驅動之外,還會受到周圍流體的沖擊以及顆粒間碰撞產生的作用力影響;另一方面,流體往往由于顆粒的存在而表現(xiàn)出不穩(wěn)定性。目前,人們對兩相流系統(tǒng)的機理了解還不是很多,這主要因為兩相流問題本身問題的復雜性和人們缺少一個有效的揭示兩相流機理的方法。
　　本文利用離散元法(DEM)與格子Boltzma

2、nn法(LBM)耦合的方法研究兩相流問題,其基本思路是將固相顆粒流部分用顆粒單元取代,把顆粒在流場中的運動與碰撞和磨粒間空隙流體流動在整個時間序列內耦合起來,流體相的流動按LBM方法計算,顆粒相按離散體接觸規(guī)律和運動定律處理,但同時考慮流體對顆粒的曳力作用。最后,利用離散元法(DEM)與格子Boltzmann法(LBM)耦合的方法研究了化學機械拋光問題,分別從機械力學作用、流場流線形態(tài)、磨粒軌跡等方面對晶片化學機械拋光材料去除機理進行細

3、致研究,主要研究工作如下:
　　1.基于格子Boltzmann法和離散元法建立了兩相流模型,開發(fā)了計算程序;
　　2.利用格子Boltzmann法建立CMP潤滑模型,研究了CMP中晶片表面上的壓力分布,給出了轉速和拋光液粘性對壓力的影響;
　　3.利用格子Boltzmann法和離散元法耦合的方法模擬了CMP中的流場流線形態(tài),研究了拋光過程中拋光機運動參數(shù)對硅片表面磨粒的影響關系,并定性地從材料去除方面對拋光機運動參數(shù)進