氩气导流系统优化：多晶硅铸锭炉的数值模拟研究

"多晶硅铸锭炉喷淋式氩气导流系统数值模拟优化" 在多晶硅的生产过程中，铸锭炉内的氩气导流系统扮演着至关重要的角色。氩气作为保护气体，用于减少氧气和氮气等杂质与熔融硅的接触，从而提高多晶硅晶体的质量。苏文佳、李琛等研究人员通过数值模拟方法，对多晶硅铸锭炉中的喷淋式氩气导流系统进行了深入研究和优化。 首先，他们关注了氩气的死区问题。死区是流体流动中停滞不前或流动缓慢的区域，容易导致杂质聚集。在模拟过程中，他们发现如果盖板上的开孔靠近死区，可能会引发回流现象，反而加剧了杂质的积累。因此，优化策略之一是确保盖板开孔远离锥形死区，以促进氩气的均匀流动。 其次，研究团队探讨了盖板四周开孔的影响。四周开孔有助于部分携带杂质的氩气快速排出，减少其在炉内停留时间，从而降低杂质在晶体中的分布。这种设计可以改善氩气流动的均匀性，有助于提高晶体纯度。 再者，他们还研究了氩气外部出口的位置和数量对流场的影响。通过调整这些参数，可以更好地引导氩气流动，减少外流域的湍流，进一步优化排杂效果。这一优化对于维持炉内稳定且高效的氩气流动至关重要。 最后，研究人员针对一种喷淋式导流系统进行了数值模拟，并找到了最佳运行条件。当喷淋器底部到熔体自由表面的高度为85mm，氩气流速为0.75m/s时，流场表现最佳，能有效排除杂质。这个发现为实际生产提供了具体的工艺参数指导。 这项研究通过数值模拟技术对多晶硅铸锭炉的氩气导流系统进行了深度优化，旨在降低杂质分布，提高晶体质量。这对于太阳能电池用多晶硅的制备具有重要的理论和实践意义，也对提升光伏产业的整体竞争力有着积极的推动作用。同时，这种方法也为其他类似工艺的优化提供了一种有效的研究手段。