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考虑浮力、热毛细力、离心力和科里奥利力的情况下, 对CZ法砷化镓单晶生长中熔体流动和传热建立了三维时相关紊流数学模型. 通过数值求解预测到了熔体中流动状态的转变. 结果表明, 熔体中温度梯度驱动的浮力与热毛细力的联合作用和晶体旋转产生的离心力与科里奥利力的联合作用相匹配时, 熔体流动为非轴对称流动; 当其中一方占优势时, 熔体流动为轴对称流动. 流动为非轴对称流动时, 熔体中出现斜压热流体波. 由轴对称流动转变为非轴对称流动的机制为斜压不稳定性. 得到了能描述不同条件下熔体流动状态的流动区域图. 数值结果对优质砷化镓单晶生长具有重要的参考价值.

关键词: Czochralski法 , GaAs melt , flow transition , baroclinic instability

环氧树脂基预浸料热固化特征温度和固化度研究

陈淑仙 , 田鹤 , 李梦 , 杨文锋 , 秦文峰 , 唐庆如

玻璃钢/复合材料

基于固化动力学理论和有限元分析方法,建立了树脂基预浸料热固化过程中温度场研究的数学模型,数值模拟了预浸料固化过程的温度和固化度变化特征,将数值计算结果与已有文献实验结果对比,验证了计算模型和计算方法的正确性.研究了升温速率、玻璃纤维等因素对环氧树脂体系固化反应特征温度以及固化时间的影响.结果表明,升温速率增加,固化反应放热峰Tp向高温方向移动,同时固化起始温度Ti和固化终止温度Tf也相应地向高温移动,固化过程中材料内温度梯度增大,内部热应力增大.但提高升温速率可缩短固化完成所需时间.玻璃纤维的加入使树脂基预浸料各项固化反应特征温度降低,达到固化起始温度的时间延长,但对完成固化时间的影响可忽略.

关键词: 有限单元法 , 玻璃纤维/环氧树脂 , 固化过程 , 特征温度 , 固化度

CZ法砷化镓单晶生长中熔体流动状态转换

陈淑仙 , 李明伟

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2007.01.003

考虑浮力、热毛细力、离心力和科里奥利力的情况下,对CZ法砷化镓单晶生长中熔体流动和传热建立了三维时相关紊流数学模型.通过数值求解预测到了熔体中流动状态的转变.结果表明,熔体中温度梯度驱动的浮力与热毛细力的联合作用和晶体旋转产生的离心力与科里奥利力的联合作用相匹配时,熔体流动为非轴对称流动;当其中一方占优势时,熔体流动为轴对称流动.流动为非轴对称流动时,熔体中出现斜压热流体波.由轴对称流动转变为非轴对称流动的机制为斜压不稳定性.得到了能描述不同条件下熔体流动状态的流动区域图.数值结果对优质砷化镓单晶生长具有重要的参考价值.

关键词: Czochralski法 , 砷化镓熔体 , 流动转换 , 斜压不稳定性

挖补角度对复合材料修补片固化过程温度和热应力的影响

唐庆如 , 田秋实 , 庞杰 , 陈淑仙 , 赵鹏 , 张晨东

玻璃钢/复合材料

利用有限元方法,数值模拟了不同挖补角度的树脂基复合材料修补片热固化过程中的温度场和热应力场,并分析了挖补角度对修补片的温度、固化度和热应力的影响.仿真计算结果表明:挖补角度越小,修补片中心点处的温度峰值越大,固化速率越快,热应力越大;挖补角度越小,修补片非中心点处的固化速率越快,热应力越小,且挖补角度对非中心点处的热应力影响较大.综合分析后可知,在一定挖补角度范围内,合理选择挖补角度,可控制修补材料内部热应力,并获得较好的复合材料修补质量.研究结果为实际修理提供了良好的数值依据.

关键词: 树脂基复合材料 , 修补片 , 挖补角度 , 固化过程 , 温度场 , 热应力