用于连续CVD装置的缝式喷嘴结构研究

发布时间：2017-10-20 17:44

  本文关键词：用于连续CVD装置的缝式喷嘴结构研究

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【摘要】：6.5%Si硅钢因其优越的磁性能在现代工业领域越来越多的被使用和发展。在众多制备6.5%Si硅钢工艺中,唯有化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition, CVD)得到了工业化应用。喷嘴是连续CVD法制备6.5%Si硅钢中的重要元件,其性能决定了带钢内部Si元素的分布情况,继而影响带钢的磁性能。本文提出了一种适用于连续CVD法制备6.5%Si硅钢工艺的喷嘴结构,利用数值仿真模拟和实验相结合的方式对喷嘴流场进行研究,并利用响应面法对喷嘴结构进行优化。对连续CVD法制备6.5%Si硅钢工艺中喷嘴的性能进行了分析,得到了喷嘴的设计要求；基于喷嘴性能要求,设计并提出了一种缝式喷嘴结构,对缝式喷嘴结构的性能和流场进行了定性分析；利用Fluent数值仿真软件对喷嘴内外流场进行了数值模拟仿真,利用热敏式风速仪对数值仿真模型和仿真结果进行验真,结果表明,仿真模型能够很好地模拟喷嘴流场分布,证明了利用数值仿真方法对喷嘴流场进行研究是可行的,实验结果和仿真结果表明在设计喷嘴结构下带钢表面速度分布比较均匀；对喷嘴结构参数以外其余CVD工艺参数对带钢表面速度分布的影响进行分析,得到了其余工艺参数的影响规律,对仿真模型进行了简化；通过部分因子分析和全因子分析得到了对带钢表面宽度方向速度分布均匀度有显著影响的结构参数,并利用数值仿真的方式得到了显著结构参数对带钢宽度方向速度分布均匀度的影响规律；基于响应面法对喷嘴结构参数进行优化分析,得到了显著因子与带钢表面宽度方向速度分布均匀度的回归方程,利用响应优化器对喷嘴结构参数进行优化；利用数值仿真和实验方法,对优化结构参数下带钢表面速度分布进行研究,分析仿真结果和实验结果表明,优化结构参数下带钢表面具有很好的速度分布均匀度,从而证明了该优化结果的准确性。
【关键词】：缝式喷嘴 流场特性 数值模拟 响应面法 结构优化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG173
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 CVD法制备6.5%Si硅钢工艺概述12-14
• 1.2.1 CVD法制备6.5%Si硅钢工艺原理概述12-13
• 1.2.2 CVD法制备6.5%Si硅钢工艺路线概述13-14
• 1.3 实验室CVD法制备6.5%Si硅钢研究成果14
• 1.4 CVD法制备6.5%Si硅钢喷嘴研究现状14-16
• 1.5 喷嘴流场数值模拟和结构优化研究现状16-17
• 1.5.1 喷嘴流场研究现状和Fluent软件介绍16-17
• 1.5.2 喷嘴结构优化方法现状17
• 1.6 响应面法原理和试验设计方法概述17-19
• 1.6.1 响应面法原理概述17-18
• 1.6.2 试验设计方法(DOE)概述18-19
• 1.7 本文研究内容19-20
• 第2章 喷嘴结构设计20-25
• 2.1 CVD法制备6.5%Si硅钢实验研究20-22
• 2.1.1 CVD法制备6.5%Si硅钢实验设备20-21
• 2.1.2 实验室研究CVD法制备6.5%Si硅钢设备存在的问题21-22
• 2.2 连续CVD制备6.5%Si喷嘴性能要求22-23
• 2.2.1 气体流场要求22-23
• 2.2.2 气体混合要求23
• 2.2.3 气体温度要求23
• 2.3 喷嘴结构设计23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 喷嘴流场仿真和实验研究25-48
• 3.1 喷嘴物理模型和网格划分25-26
• 3.1.1 几何模型25-26
• 3.1.2 网格划分26
• 3.2 喷嘴计算模型的确定26-27
• 3.2.1 湍流模型的确定26-27
• 3.2.2 输运模型的确定27
• 3.3 喷嘴控制方程27-28
• 3.4 喷嘴求解参数设置28-29
• 3.4.1 边界条件设定29
• 3.4.2 方程离散格式及求解方法29
• 3.5 喷嘴流场仿真结果分析29-32
• 3.5.1 喷嘴内外流场分布仿真结果分析29-31
• 3.5.2 带钢表面速度场分布情况分析31-32
• 3.6 仿真模型的分析和简化32-44
• 3.6.1 喷嘴外流场影响因素分析32
• 3.6.2 SiCl_4气体浓度对于带钢表面速度场分布的影响32-34
• 3.6.3 气体流量对带钢表面速度场分布的影响34-36
• 3.6.4 CVD反应温度对于带钢表面速度场分布的影响36-38
• 3.6.5 带钢运动速度对表面速度场分布的影响38-41
• 3.6.6 喷嘴出口与带钢表面距离对速度场分布的影响41-44
• 3.7 实验验证44-46
• 3.7.1 喷嘴实验装置设计44-45
• 3.7.2 实验方法及步骤45-46
• 3.7.3 实验结果与模拟结果对比分析46
• 3.8 本章小结46-48
• 第4章 响应面方法喷嘴结构优化48-69
• 4.1 响应面法结构优化分析过程设计48-49
• 4.2 因子筛选分析49-52
• 4.2.1 部分因子设计49-51
• 4.2.2 全因子分析设计51-52
• 4.3 显著因子单因子影响规律分析52-55
• 4.4 最速上升法最优区域确定55-59
• 4.4.1 最速下降法概述55-56
• 4.4.2 全因子分析设计56-59
• 4.5 响应面法设计59-64
• 4.5.1 响应面设计方法59-60
• 4.5.2 中心复合表面设计60-61
• 4.5.3 响应面法分析结果61-64
• 4.6 优化结构参数流场分析64-65
• 4.7 优化后喷嘴结构高温试验65-68
• 4.7.1 实验设备介绍65-66
• 4.7.2 实验方法及步骤66-67
• 4.7.3 实验结果分析67-68
• 4.8 本章小结68-69
• 第5章 研究总结与展望69-71
• 5.1 研究总结69-70
• 5.2 研究展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间的学术成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：1068507