АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Физическая постановка задачи 5
2 Математическая постановка задачи 6
3 Методы решения уравнений Навье-Стокса 8
3.1 Решение в переменных «вихрь-функция тока» 8
3.2 Решение в переменных «скорость-давление» 11
4 Численный метод 14
5 Достоверность численных расчетов 16
6 Анализ полученных результатов 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24
ЛИТЕРАТУРА 25
Химическое осаждение из газовой фазы (CVD) - широко используемая технология обработки материалов. В большинстве своем она применяется для нанесение твердых тонкопленочных покрытий на поверхности, однако также используется для получения высокочистых сыпучих материалов и порошков, а также для изготовления композитных материалов.
Суть метода заключается в том, что в реакционную камеру, содержащую один или несколько нагретых объектов (подложек), при определенной температуре подаются реагирующие газы, обычно называемые газами- предшественниками. Проходя через реактор, эти газы вступают в контакт с нагретой подложкой, в результате чего на ее поверхности и вблизи нее происходят химические реакции, что приводит к осаждению тонкой пленки. Этот процесс сопровождается образованием побочных химических продуктов, которые выводятся из камеры газом-носителем.
В отличие от физических методов осаждения (PVD), CVD обладает рядом существенных преимуществ: в результате данного процесса могут быть равномерно нанесены покрытия по контурам подложки и на сложных поверхностях, т.е. покрытия можно наносить на заготовки сложной формы, в том числе с отверстиями и другими подобными элементами, которые могут быть полностью заполнены; технология CVD требует относительно низких температур осаждения, что позволяет осаждать огнеупорные материалы при температуре, значительно более низкой, чем температура их плавления; скорость осаждения можно легко регулировать; по сравнению с оборудованием, используемым в PVD, оборудование CVD обычно не требует рабочих сред со сверхвысоким вакуумом, и оборудование, как правило, может быть адаптировано ко многим вариантам процесса. При всём этом существенным недостатком является то, что реакционные газы, используемые в процессе осаждения, нередко представляют опасность, поскольку они могут быть чрезвычайно токсичными, легковоспламеняющимися и
взрывоопасными.
CVD-процесс широко используется в электронике, оптоэлектронике, катализе. Также данная технология применяется для получения высокотемпературных материалов (вольфрам, керамика и т.д.) и высокотемпературных волокнистых композитов.
Для реализации метода CVD необходимо иметь представление о процессах, протекающих в рабочей зоне химического реактора. Для этого проводятся расчеты, позволяющие получить подробную картину течения в реакционной области. В данной работе представлено численное моделирование закрученного течения в рабочей зоне химического реактора при ламинарном режиме течения.
1. Решена задача закрученного ламинарного течения жидкости в рабочей зоне химического реактора.
2. Получены распределения полей компонент вектора скорости и температуры.
3. Проведено исследование численных расчетов на достоверность путём проверки на сеточную сходимость, сравнением с аналитическим решением в выходном сечении для круглой трубы и сравнением данных, полученных в ходе решения задачи двумя методами: «вихрь-функция тока» и «скорость-давление».
4. Проведен анализ влияния основных режимных и геометрических параметров на гидродинамику потока и теплообмен в рабочей области химического реактора.
