高頻等離子體球化石英粉的數(shù)值模擬研究.pdf

1、作為集成電路封裝領(lǐng)域不可缺少的優(yōu)質(zhì)材料—球形石英粉，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其需求在快速增長(zhǎng)，同時(shí)它在特種陶瓷、航空航天、精細(xì)化工，光學(xué)器件等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用也受到廣泛的關(guān)注。等離子體法制備球形石英粉與其它制備方法相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并且等離子體法被認(rèn)為大規(guī)模制備球形石英粉最具前景的方法之一。因此對(duì)高頻等離子體球化石英粉的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以高頻等離子體反應(yīng)器內(nèi)球化石英粉為對(duì)象，采用數(shù)值模擬方法研究了等離子體反應(yīng)器中

2、的流動(dòng)和傳熱及石英粉的加熱歷程和運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　首先分析推導(dǎo)了等離子體的電磁場(chǎng)方程，建立高頻等離子體的磁流體力學(xué)模型（MHD），然后對(duì)FLUENT進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。通過(guò)用戶自定義變量（UDS）添加電磁場(chǎng)變量，用戶自定義子程序（UDF）添加洛倫茲力源相到動(dòng)量方程，添加焦耳熱和輻射源相到能量方程。從而完成高頻等離子體反應(yīng)器的電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)的多場(chǎng)耦合計(jì)算。同時(shí)考慮了溫度的變化對(duì)氬氣物理性質(zhì)的影響，對(duì)電磁場(chǎng)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)展，采用零邊值

3、邊界條件。最后通過(guò)數(shù)值模擬得到了反應(yīng)器電磁場(chǎng)，溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布規(guī)律。
　　在高頻感應(yīng)等離子體的流場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上加入石英粉顆粒，應(yīng)用FLUENT中的離散相模型（DPM）對(duì)顆粒和等離子體進(jìn)行相間耦合計(jì)算，研究了石英粉在等離子體中受熱情況。研究表明等離子體的回流區(qū)域?qū)κ⒎鄣募訜嵊幸欢ǖ挠绊憽Ａ硗馐⒎垲w粒的大小對(duì)其加熱和軌跡有重要影響。
　　本文主要研究了高頻等離子體內(nèi)流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)及能量輸送機(jī)理，石英粉在反應(yīng)器內(nèi)的加熱和運(yùn)動(dòng)軌