Введение 7
1. Физическая постановка задачи 9
2. Математическая постановка задачи 10
2.1. Решение в переменных «вихрь-функция тока» 12
2.2. Решение в переменных «скорость-давление» 15
3. Численный метод 17
4. Полученные результаты 19
Заключение 28
Используемая литература 29
Химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ) (англ. Chemical vapor deposition, CVD) — это метод получения тонких пленок чаще при помощи высокотемпературных реакций разложения и/или взаимодействия газообразных прекурсоров на образце или подложке (получение пленок) или в объеме реактора/камеры (получение порошков). Как правило, при процессе CVD подложка помещается в реактор, куда подаются пары одного или нескольких веществ (прекурсоры), которые, вступают в реакцию и/или разлагаются на поверхности или вблизи поверхности нагретого объекта/подложки, при этом на поверхности объекта в виде тонкой пленки осаждается необходимое вещество. Как правило, в ходе процесса образуется побочный газообразный продукт химических реакций, удаляемый из реактора с потоком газа. Процесс CVD осаждения имеет много преимуществ, например в том, что осажденная пленка достаточно конформна, т.е. ее толщина на стенках сложных структур сравнима с толщиной пленки на горизонтальных участках этих структур. Это означает, что метод может быть использован для осаждения покрытий на весьма сложные по форме структуры или объекты. К другим преимуществам данного способа осаждения - это высокая чистота осажденных пленок, хорошие скорости осаждения, отсутствие нужды в глубоком вакууме. Отрицательные стороны процесса CVD лежат в области используемых прекурсоров. С помощью CVD-процесса производят тонкие пленки для оптики, микроэлектроники, оптоэлектроники, защитные антифрикционные и/или износостойкие пленки, разные жаропрочные покрытия, коррозионно-стойкие покрытия, различные структуры с интересными свойствами, такие как углеродные нанотрубки, графен, дисульфат молибдена и др.[1].
Для реализации метода CVD необходимо знать зависимость количества образованных осадков от размера частиц и режима течения газа в реакторе. Экспериментальное исследование весьма энергозатратно и дорогостоящее, поэтому для данных нужд применяется численное моделирование. Данная работа направлена на проведение численного моделирования закрученного течения в вихревой камере при ламинарном режиме течения.
1. Решена задача закрученного ламинарного течения в химическом реакторе.
2. Получены распределения полей компонент вектора скорости, температуры и концентрации.
3. Проведены исследования на достоверность решённой задачи путём исследования на сеточную сходимость, сравнением с аналитическим решением на выходе из вихревой камеры для круглой трубы и сравнением данных, полученных при решении задачи методами «вихрь - функция тока» и «скорость давление».
4. Проведен анализ влияния основных режимных параметров на гидродинамику и тепло- масообмен в химическом реакторе.
