本文關(guān)鍵詞：用于連續(xù)CVD裝置的縫式噴嘴結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：6.5%Si硅鋼因其優(yōu)越的磁性能在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域越來越多的被使用和發(fā)展。在眾多制備6.5%Si硅鋼工藝中,唯有化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition, CVD)得到了工業(yè)化應(yīng)用。噴嘴是連續(xù)CVD法制備6.5%Si硅鋼中的重要元件,其性能決定了帶鋼內(nèi)部Si元素的分布情況,繼而影響帶鋼的磁性能。本文提出了一種適用于連續(xù)CVD法制備6.5%Si硅鋼工藝的噴嘴結(jié)構(gòu),利用數(shù)值仿真模擬和實驗相結(jié)合的方式對噴嘴流場進行研究,并利用響應(yīng)面法對噴嘴結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。對連續(xù)CVD法制備6.5%Si硅鋼工藝中噴嘴的性能進行了分析,得到了噴嘴的設(shè)計要求；基于噴嘴性能要求,設(shè)計并提出了一種縫式噴嘴結(jié)構(gòu),對縫式噴嘴結(jié)構(gòu)的性能和流場進行了定性分析；利用Fluent數(shù)值仿真軟件對噴嘴內(nèi)外流場進行了數(shù)值模擬仿真,利用熱敏式風(fēng)速儀對數(shù)值仿真模型和仿真結(jié)果進行驗真,結(jié)果表明,仿真模型能夠很好地模擬噴嘴流場分布,證明了利用數(shù)值仿真方法對噴嘴流場進行研究是可行的,實驗結(jié)果和仿真結(jié)果表明在設(shè)計噴嘴結(jié)構(gòu)下帶鋼表面速度分布比較均勻；對噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)以外其余CVD工藝參數(shù)對帶鋼表面速度分布的影響進行分析,得到了其余工藝參數(shù)的影響規(guī)律,對仿真模型進行了簡化；通過部分因子分析和全因子分析得到了對帶鋼表面寬度方向速度分布均勻度有顯著影響的結(jié)構(gòu)參數(shù),并利用數(shù)值仿真的方式得到了顯著結(jié)構(gòu)參數(shù)對帶鋼寬度方向速度分布均勻度的影響規(guī)律；基于響應(yīng)面法對噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化分析,得到了顯著因子與帶鋼表面寬度方向速度分布均勻度的回歸方程,利用響應(yīng)優(yōu)化器對噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化；利用數(shù)值仿真和實驗方法,對優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)下帶鋼表面速度分布進行研究,分析仿真結(jié)果和實驗結(jié)果表明,優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)下帶鋼表面具有很好的速度分布均勻度,從而證明了該優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：縫式噴嘴 流場特性 數(shù)值模擬 響應(yīng)面法 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG173
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 CVD法制備6.5%Si硅鋼工藝概述12-14
• 1.2.1 CVD法制備6.5%Si硅鋼工藝原理概述12-13
• 1.2.2 CVD法制備6.5%Si硅鋼工藝路線概述13-14
• 1.3 實驗室CVD法制備6.5%Si硅鋼研究成果14
• 1.4 CVD法制備6.5%Si硅鋼噴嘴研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 噴嘴流場數(shù)值模擬和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5.1 噴嘴流場研究現(xiàn)狀和Fluent軟件介紹16-17
• 1.5.2 噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法現(xiàn)狀17
• 1.6 響應(yīng)面法原理和試驗設(shè)計方法概述17-19
• 1.6.1 響應(yīng)面法原理概述17-18
• 1.6.2 試驗設(shè)計方法(DOE)概述18-19
• 1.7 本文研究內(nèi)容19-20
• 第2章 噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計20-25
• 2.1 CVD法制備6.5%Si硅鋼實驗研究20-22
• 2.1.1 CVD法制備6.5%Si硅鋼實驗設(shè)備20-21
• 2.1.2 實驗室研究CVD法制備6.5%Si硅鋼設(shè)備存在的問題21-22
• 2.2 連續(xù)CVD制備6.5%Si噴嘴性能要求22-23
• 2.2.1 氣體流場要求22-23
• 2.2.2 氣體混合要求23
• 2.2.3 氣體溫度要求23
• 2.3 噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 噴嘴流場仿真和實驗研究25-48
• 3.1 噴嘴物理模型和網(wǎng)格劃分25-26
• 3.1.1 幾何模型25-26
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分26
• 3.2 噴嘴計算模型的確定26-27
• 3.2.1 湍流模型的確定26-27
• 3.2.2 輸運模型的確定27
• 3.3 噴嘴控制方程27-28
• 3.4 噴嘴求解參數(shù)設(shè)置28-29
• 3.4.1 邊界條件設(shè)定29
• 3.4.2 方程離散格式及求解方法29
• 3.5 噴嘴流場仿真結(jié)果分析29-32
• 3.5.1 噴嘴內(nèi)外流場分布仿真結(jié)果分析29-31
• 3.5.2 帶鋼表面速度場分布情況分析31-32
• 3.6 仿真模型的分析和簡化32-44
• 3.6.1 噴嘴外流場影響因素分析32
• 3.6.2 SiCl_4氣體濃度對于帶鋼表面速度場分布的影響32-34
• 3.6.3 氣體流量對帶鋼表面速度場分布的影響34-36
• 3.6.4 CVD反應(yīng)溫度對于帶鋼表面速度場分布的影響36-38
• 3.6.5 帶鋼運動速度對表面速度場分布的影響38-41
• 3.6.6 噴嘴出口與帶鋼表面距離對速度場分布的影響41-44
• 3.7 實驗驗證44-46
• 3.7.1 噴嘴實驗裝置設(shè)計44-45
• 3.7.2 實驗方法及步驟45-46
• 3.7.3 實驗結(jié)果與模擬結(jié)果對比分析46
• 3.8 本章小結(jié)46-48
• 第4章 響應(yīng)面方法噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化48-69
• 4.1 響應(yīng)面法結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析過程設(shè)計48-49
• 4.2 因子篩選分析49-52
• 4.2.1 部分因子設(shè)計49-51
• 4.2.2 全因子分析設(shè)計51-52
• 4.3 顯著因子單因子影響規(guī)律分析52-55
• 4.4 最速上升法最優(yōu)區(qū)域確定55-59
• 4.4.1 最速下降法概述55-56
• 4.4.2 全因子分析設(shè)計56-59
• 4.5 響應(yīng)面法設(shè)計59-64
• 4.5.1 響應(yīng)面設(shè)計方法59-60
• 4.5.2 中心復(fù)合表面設(shè)計60-61
• 4.5.3 響應(yīng)面法分析結(jié)果61-64
• 4.6 優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)流場分析64-65
• 4.7 優(yōu)化后噴嘴結(jié)構(gòu)高溫試驗65-68
• 4.7.1 實驗設(shè)備介紹65-66
• 4.7.2 實驗方法及步驟66-67
• 4.7.3 實驗結(jié)果分析67-68
• 4.8 本章小結(jié)68-69
• 第5章 研究總結(jié)與展望69-71
• 5.1 研究總結(jié)69-70
• 5.2 研究展望70-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果75

【參考文獻】

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本文編號：1068507