Труды 4-й РНКТ (2006). Том 3. Свободная конвекция. Тепломассообмен при химических превращениях

Бердников В.С., Гапонов В.А.
Смешанная конвекция в режимах дифференциального вращения кристалла и тигля в методе Чохральского

Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск, Россия

Аннотация

Проведено численное моделирование смешанной конвекции в расплаве в варианте метода Чохральского с вращающимися в одну и в противоположные стороны кристаллом и тиглем. Расчеты проведены методом компактных разностей (схемы повышенного порядка точности). Исследованы гидродинамика расплава с Pr = 0,05 и конвективный теплообмен при различных соотношениях чисел Gr, ReК, ReТ. Различные режимы ламинарной термогравитационной конвекции были исходными для расчетов смешанной конвекции. Изучены эволюция пространственной формы течения, закономерности локального и интегрального теплообмена при каждом типе конвекции с ростом чисел Грасгофа и Рейнольдса.

Заключение

Численно исследована смешанная конвекция жидкости с Pr = 0,05. Исходный режим — термогравитационная конвекция. Вынужденная конвекция возбуждалась вращающимися с различными угловыми скоростями и в разных направлениях кристаллом и тиглем. Показано, что существуют соотношения параметров, отвечающих за относительную роль сил плавучести и центробежных сил, при которых радиальные распределения локального теплового потока практически идеально равномерны. Выводы о возможных плоских формах фронта кристаллизации подтверждают эксперименты на модельной жидкости (с Pr = 45,6) с реальной кристаллизацией.

Работа была поддержана РФФИ (гранты № 02-01-00808а и № 05-01-00813а) и СО РАН (интеграционные проекты № 155-2003 и № 84-2006).

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Бердников В.С., Винокуров В.А., Винокуров В.В., Гапонов В.А. Смешанная конвекция в методе Чохральского с неподвижным тиглем