本文提出了一個SiCl₄/H₂/O₂反應(yīng)動力學(xué)模型,并采用H₂/N₂/SiCl₄-N₂/O₂層流對沖擴(kuò)散火焰實驗驗證提出的詳細(xì)機(jī)理的準(zhǔn)確性,結(jié)果表明提出的詳細(xì)機(jī)理獲得的結(jié)果與測量結(jié)果較吻合。該詳細(xì)機(jī)理被應(yīng)用于熔石英玻璃合成仿真,與四步總包機(jī)理相比該詳細(xì)機(jī)理獲得了更低且更準(zhǔn)確的溫度及二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)。為了在仿真中加快化學(xué)計算,本文研究了自適應(yīng)建表與動態(tài)自適應(yīng)化學(xué)的組合化學(xué)加速算法TDAC,得出采用TDAC算法能夠獲得加速因子為2.0的加速效果,且除了SiO₂含量預(yù)測有小的偏差外,溫度和OH含量預(yù)測均較準(zhǔn)確。TDAC引起的誤差可以通過自適應(yīng)建表的容差值及DAC的簡化閾值進(jìn)行有效控制。另外,TDAC中初始搜索組分選擇對機(jī)理簡化結(jié)果有重要影響,最終產(chǎn)物SiO₂是影響簡化結(jié)果的關(guān)鍵組分之一,應(yīng)該被包含在初始搜索組分中。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報. 2016,37(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

圖４熔石英玻璃合成爐示意圖

６７６?工程熱物理學(xué)報?３７卷??上的分布與準(zhǔn)確值的誤差極其微小，主要區(qū)別出現(xiàn)?影響。另外，Ｓｉ０２質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布呈現(xiàn)先升高后降低??在Ｓｉ０２質(zhì)量分?jǐn)?shù)上，采用ＴＤＡＣ時獲得的Ｓｉ０２質(zhì)?現(xiàn)象，在中心線某個位置出現(xiàn)最大值，與圖９中觀??量分?jǐn)?shù)偏離準(zhǔn)確值，但是偏離幅度不大，可以認(rèn)為?察結(jié)果一致。??是準(zhǔn)確的，而采用ＩＳＡＴ算法并沒有出現(xiàn)大的預(yù)測?３．２．３初始搜索組分選擇的影響??誤差，因此，ＴＤＡＣ偏離準(zhǔn)確值應(yīng)該是由于ＤＡＣ機(jī)?ＴＤＡＣ算法中反應(yīng)機(jī)理簡化通過ＤＲＧ實??理簡化帶來的，因為不同簡化閾值可能給機(jī)理簡化?現(xiàn)，ＤＲＧ簡化過程中初始搜索組分的選擇一般人工??結(jié)果帶來影響，下文將對該問題進(jìn)行深入討論。?選定，在本文中則采用人工選擇和自動選擇相結(jié)合??３．２．２?ＤＡＣ簡化閾值的影響?的方法，自動選擇策略能夠避免人工選擇固定組分??ＴＤＡＣ加速算法引起的誤差主要包括兩部?帶來的困境，因為它可以根據(jù)燃燒過程自動選擇某??分：ＩＳＡＴ容差設(shè)定引起的誤差及ＤＡＣ簡化閾值設(shè)?些重要組分作為初始搜索組分。在本文中，人工指定??定引起的誤差。在本文中，不討論ＩＳＡＴ誤差影響，初始搜索組分的組合見表２所示，其中Ｈ與熱釋放??設(shè)定ＩＳＡＴ容差值固定為ｌｘ?１０＿５，討論ＤＡＣ簡化?緊密相關(guān)，Ｓｉ０２為熔石英玻璃合成組分，是影響熔??閾值分別為〇．〇１及０．１時引起的溫度及Ｓｉ０２質(zhì)量?石英玻璃質(zhì)量的重要組分之一，〇Ｈ為另一個影響玻??分?jǐn)?shù)準(zhǔn)確性變化。圖８顯示，與詳細(xì)機(jī)理相比，不同?璃質(zhì)量的重要組分，它的含量及分布對玻璃光學(xué)質(zhì)??閾值下對應(yīng)的簡化機(jī)理獲得的溫度變化較小，而圖?量有重要作用。自動選擇組分策略選取計算單元格??９所示，Ｓｉ

，其??程。另外，ＴＤＡＣ組合算法程序被嵌入到Ｆｌｕｅｎｔ中，中流體域氣體吸收系數(shù)是組分濃度、壓力以及溫度??在每個單元格的流體迭代計算中實現(xiàn)詳細(xì)機(jī)理的動?的函數(shù)，可以通過灰色氣體加權(quán)和模型（ＷＳＧＧＭ）??態(tài)簡化及化學(xué)源項的高效計算，ＩＳ?ＡＴ容差ｅＩＳＡＴ及?計算，玻璃體為具有一定吸收率的半透明體。燃燒??ＤＡＣ簡化閾值ｅＤＡＣ均可以在此進(jìn)行設(shè)置。?模型采用層流有限速率模型（ＬＦＲ），入口氫氣和氧??３．１仿真設(shè)置?氣為當(dāng)量燃燒，中心ＳｉＣｌ４和氧氣質(zhì)量比為３．１（５。因??圖４為熔石英玻璃合成爐示意圖，主要包括燃??燒器、爐膛、合成膽石英Ｍ體以及肺下降機(jī)??械（未標(biāo)出），其中燃燒器采用環(huán)形布置結(jié)構(gòu)，該燃＾Ａ古??燒器中心管通入載料氣（〇２）和ｓｉｃｉ４原料，其外圍３．２??環(huán)狀管道分別通人氧氣和氫氣。在合成肺英玻璃、在館石英玻璃合成仿真巾’以往的研究大多采??過程中，氫氣織氣反應(yīng)生成高溫火焰，并為后續(xù)廳、艦理？為說明獅動力學(xué)機(jī)理重要性，??反應(yīng)提供能量；同時，ＳｉＣｌ４發(fā)生氧化水解反應(yīng)生成本文采用徐＾等ｓ提出的＾，ＳｌＣｌ４／ＨＶ〇２總包機(jī)??Ｓｉ０２，?Ｓｉ〇２麵氣流撞擊并沉積到基底形成跳。玻麟對溶石英玻，合成條件進(jìn)２仿真，士對比采用??璃挖不斷長大并被底部冷空氣冷娜成－定高度玻＃??璃體，然后艦下艦腿繼離腿獅纖自包麵中并沒有給氧－頻應(yīng)＿率參數(shù)，??器噴口距離保持不變，從而實現(xiàn)穩(wěn)定生長。產(chǎn)生的本文Ｓ?了！ｌｕｅｎｔ?１步氫？機(jī)理。結(jié)??尾氣通過爐子釀的出日排除。?果如ＳＩ「３所示’其中ＩＳ?５⑷為中公線上溫度分布’??圖５（ｂ）為中心線上二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布，中心線??ｓ，ｃｌ４＋〇２?為從玻璃體頂部到

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CVD合成石英玻璃的結(jié)構(gòu)均勻性研究[J]. 隋梅,孫元成,宋學(xué)富,王宏杰.  武漢理工大學(xué)學(xué)報. 2010(22)
[2]加速詳細(xì)反應(yīng)動力學(xué)計算的ISAT改進(jìn)方法研究[J]. 賈明,解茂昭,周磊,劉紅.  工程熱物理學(xué)報. 2010(06)
[3]載料氣體對化學(xué)氣相沉積合成石英玻璃沉積速率的影響(英文)[J]. 徐馳,顧真安,饒傳東.  硅酸鹽學(xué)報. 2009(10)

碩士論文
[1]二氧化硅CVD過程中的熱現(xiàn)象研究[D]. 趙清偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3298043