[发明专利]一种熔体热毛细对流过程模拟预测系统及方法

摘要

一种熔体热毛细对流过程模拟预测系统及方法，属于半导体材料技术领域，该系统包括熔体数据采集模块、热毛细对流模拟预测模块、模拟预测结果存储模块和结果图像显示模块；热毛细对流模拟预测模块包括网格划分子模块、热毛细对流计算子模块和界面识别子模块；该方法包括采集熔体液桥区域的几何参数、介质物性参数、熔体所在环境侧流体的物性参数和熔体热毛细对流过程初始参数；进行热毛细对流模拟预测；将速度场、温度场、流场和压力场和两相界面位置分类且按时间顺序存储并以曲线图、矢量图或云图形式分类显示。本发明可用于预测在微重力环境及磁场控制下晶体生长过程中内部热毛细对流发展，温度场和速度场的分布，为制备高质量单晶提供预测手段。

主权项

一种熔体热毛细对流过程模拟预测系统，其特征在于，包括：熔体数据采集模块：用于采集熔体液桥区域的几何参数、介质的物性参数、熔体所在环境的物性参数和熔体热毛细对流过程初始状态参数，并传输至热毛细对流模拟预测模块；所述熔体液桥区域的几何参数包括：液桥直径、液桥高度、环境测宽度、环境测高度；所述熔体液桥区域的介质物性参数包括：熔区介质的密度、熔区介质动力粘度、熔区介质表面张力随温度变化系数、熔区介质比热容、熔区介质导热系数和熔区介质热膨胀系数；所述熔体所在环境的物性参数包括：空气的密度、空气动力粘度、空气的比热容、空气导热系数和环境温度；所述熔体热毛细对流过程初始状态参数包括：上盘温度、下盘温度和重力加速度；热毛细对流模拟预测模块：包括网格划分子模块、热毛细对流计算子模块和界面识别子模块；其中，网格划分子模块用于根据熔体数据采集模块采集的熔体液桥区域的几何参数，确定熔体液桥区域并划分成网格，形成计算区域；热毛细对流计算子模块：用于对计算区域的速度场、温度场、压力场和流场进行模拟预测，并将结果分别传输至界面识别子模块和模拟预测结果存储模块；界面识别子模块：用于根据计算区域的速度场、温度场、流场和压力场对两相界面位置进行计算，并将计算结果传输至模拟预测结果存储模块；模拟预测结果存储模块：用于将计算区域的速度场、温度场、流场和压力场的计算结果和两相界面位置计算结果分类且按时间顺序存储，并传输至结果图像显示模块；结果图像显示模块：用于将模拟预测结果存储模块传来的数据以曲线图、矢量图或云图的形式分类显示。