區(qū)域熔融溫度場(chǎng)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)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(xiàng)新興技術(shù)。該方法的有效性、實(shí)用性等特點(diǎn)決定了其良好的市場(chǎng)發(fā)展和應(yīng)用前景。本文簡(jiǎn)要闡述了區(qū)域熔融提純儀的設(shè)計(jì)思想；通過實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)區(qū)域熔融條件下各主要影響因素進(jìn)行了較為深入的研究和分析；建立了區(qū)域熔融溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型和有限元計(jì)算模型；利用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)實(shí)驗(yàn)溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了具有一定價(jià)值和參考意義的結(jié)論。論文主要包含了以下幾個(gè)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(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)儀器機(jī)械部分進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)改進(jìn)，新儀器體現(xiàn)了明顯的一體化設(shè)計(jì)思想與風(fēng)格；該儀器采用PLC實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制功能，大大改善了儀器的運(yùn)行和使用環(huán)境。系列實(shí)驗(yàn)及結(jié)果鑒定證明，儀器滿足了用戶的設(shè)計(jì)和使用性能要求。 設(shè)定儀器在不同的工作條件下，對(duì)管裝介質(zhì)進(jìn)行了一系列軸向溫度場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分別研究了管徑、加熱區(qū)域運(yùn)行速度、測(cè)點(diǎn)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(chǎng)在相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的軸向隨時(shí)間的變

3、化曲線；并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或曲線對(duì)主要影響因素進(jìn)行了較為深入的分析，探討了區(qū)域熔融溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)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(jì)以及該項(xiàng)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(yùn)行及實(shí)驗(yàn)環(huán)境的分析，對(duì)研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)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(duì)象的數(shù)學(xué)模型及有限元計(jì)算模型。同時(shí)，利用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)該模型溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并將