Подавляющее большинство многофункциональных монокристаллов производится методами направленной кристаллизации из расплавов. На качество кристаллов, на их кристаллографическое совершенство, сильно влияют условия роста на стадии перехода от расплава к твердому телу и тепловая история кристалла, т.е. изменение полей температуры в кристаллах в процессе роста.
Будет представлен обзор результатов экспериментального и численного моделирования гидродинамики расплавов и конвективного теплообмена.
В режимах свободной и смешанной конвекции в однофазных системах и при наличии кристаллизации сняты видеофильмы, обработка которых дает количественную информацию о полях скорости. Влияние особенностей гидродинамики на формы фронта кристаллизации изучено на легкоплавких материалах с прозрачными расплавами. Экспериментальные исследования выполнены на физических моделях различных вариантов методов Чохральского, Бриджмена, горизонтальной направленной кристаллизации. Их дополняют исследования на стендах, предназначенных для исследований классических задач гидродинамики: ламинарно-турбулентных переходов в свободноконвективных пограничных слоях на вертикальных стенках и в режимах рэлей-бенаровской конвекции при различных граничных условиях.
Исследовано влияние конвективного теплообмена на формы фронта кристаллизации в режимах свободной и смешанной конвекции в расплаве в вариантах метода Чохральского с неподвижным и вращающимся кристаллом, с неподвижным и вращающимся тиглем. Диапазон чисел Прандтля от 0,05 до 2700. Исследования проведены в широких диапазонах чисел Грасгофа и Рейнольдса для различных относительных высот слоя расплава и радиусов кристаллов. Результаты физических экспериментов использованы в качестве тестов при численном моделировании.
Численно исследован сопряженный конвективный и радиационно-конвективный теплообмен кристаллов с окружающей газовой средой и стенками ростовых камер.
Цель комплексных исследований – понимание основных фундаментальных закономерностей теплообмена на различных стадиях технологических процессов.
Abstracts file: | Аннотация докл_БВС.doc |