تعيين ضخامت لايه مرزي نفوذ به كمك شبيه سازي رايانه اي پالايش منطقه اي ژرمانيوم

Determination of the influence boundary layer thickness by computational simulation of zone-refining processes of Germanium

به منظور تعيين ضخامت لايه مرزي نفوذ در سطح انجماد مذاب در پالايش منطقه اي افقي ژرمانيوم، ابتدا به كمك نرم افزار فلوئنت يك شبيه سازي سه بعدي از ميدان هاي دما و جريانات شاره از سيستم صورت گرفت. در مرحله بعد جريانات همرفتي داخل مذاب در نزديكي سطح تماس جامد – مذاب بررسي شده و به كمك محاسبه سرعت جريان در بي نهايت، ضخامت لايه مرزي محاسبه شد. هندسه سيستم شامل يك بوته گرافيتي قايقي پر شده از ژرمانيم است كه در داخل يك لوله كوارتز استوانه اي قرار دارد. جرياني از گاز هاي آرگون و هيدروژن، در لوله كوارتز برقرار است. يك سيستم گرمايش القايي قسمت نازكي از بوته را گرم مي كند. اين كار سبب ايجاد مذاب باريكي در ژرمانيوم بارگذاري شده مي شود.

In order to determine the thickness of the boundary layer on the melt freezing surface of the horizontal zone refining of germanium, at first, a three-dimensional simulation of temperature fields and fluid flow was conducted by the FLUENT software. In the next step, convection currents within the melt near the solid-melt surface were studied and by calculation of the flow rate at infinity, the boundary layer thickness was estimated. The geometry included a graphite boat that is filled by germanium and located in a cylindrical quartz tube. A flow of Ar and H2 gas, purge through the quartz tube. An RF heating system induce a constant power at a narrow part of graphite boat. This caused a narrow melt in loaded germanium