基于流—热—固多场耦合分析的PECVD装置优化设计

发布时间：2017-04-17 04:04

  本文关键词：基于流—热—固多场耦合分析的PECVD装置优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)是一种重要的镀膜工艺,广泛应用于光伏、集成电路等工业。目前我国在PECVD装置方面仍然落后于德国等国家。本课题来自于某大容量PECVD装置国产化过程中遇到的热变形问题。本文基于流-热-固多场耦合分析方法对该装置进行优化设计,以解决其热变形问题。本文分为三个部分,第一部分介绍该PECVD装置并通过实物试验验证它的热变形问题。这一部分介绍了包括装置台架和装置箱体在内的装置系统结构。在试验工况下分别完成了一次隔热与冷却性能试验和两次密封性能试验。试验结果证明装置性能不满足生产工况要求。第二部分建立了该装置的流-热-固多场耦合模型,并通过耦合分析结果与试验数据的对比验证了耦合模型的准确性。最后一部分从结构相关因素和传热相关因素两个角度分析了装置的性能问题并对装置进行了优化设计。应用32(49)正交试验对传热相关因素进行分析得到发射率等因素的优化方案。又分析了冷却管路布置和加强筋面积对装置性能的影响。最后通过加强筋优化设计、冷却管路优化设计和传热参数优化解决了装置的性能问题。优化后箱体最高温度为94.1摄氏度,箱体垂直地面方向的最大形变为0.85mm。装置在隔热冷却性能和密封性能上已达到生产工况要求。
【关键词】：流-热-固多场耦合分析 热变形 结构优化 PECVD装置
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN304.055
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 太阳能电池与PECVD装置10-14
• 1.2.1 太阳能电池10-12
• 1.2.2 PECVD工艺12-13
• 1.2.3 PECVD装置研究进展13-14
• 1.3 正交试验方法14
• 1.4 流-热-固多场耦合分析方法14-18
• 1.4.1 流-热-固多场耦合方法关键技术15-17
• 1.4.2 流-热-固多场耦合方法的应用17-18
• 1.5 课题研究内容18-20
• 第二章 PECVD装置与试验20-35
• 2.1 PECVD装置20-22
• 2.2 装置试验22
• 2.3 隔热与冷却性能试验22-27
• 2.4 密封性能试验27-33
• 2.4.1 密封性能试验一27-30
• 2.4.2 密封性能试验二30-33
• 2.5 试验结论33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 PECVD装置耦合模型的建立与分析35-46
• 3.1 装置结构简化35-40
• 3.1.1 上箱体36-37
• 3.1.2 隔热箱37-39
• 3.1.3 下箱体39-40
• 3.1.4 流体40
• 3.2 流-热-固多场耦合分析40-42
• 3.3 分析结果与验证42-44
• 3.3.1 结果分析42-44
• 3.3.2 模型验证44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 PECVD装置热变形因素分析与方案优化46-70
• 4.1 PECVD装置分析的指标与因素46-48
• 4.1.1 指标46
• 4.1.2 结构相关因素46
• 4.1.3 传热相关因素46-48
• 4.2 PECVD装置热变形因素分析48-59
• 4.2.1 正交试验48-53
• 4.2.2 发射率、对流换热系数与热阻53-55
• 4.2.3 冷却管路布置55-56
• 4.2.4 加强筋56-59
• 4.3 PECVD装置优化方案59-68
• 4.3.1 加强筋优化59-63
• 4.3.2 冷却方案优化63-65
• 4.3.3 传热优化65-66
• 4.3.4 优化方案总结66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 总结与展望70-73
• 5.1 全文总结70-71
• 5.2 工作展望71-73
• 参考文献73-78
• 附录78-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间的学术成果81-83

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本文编号：312351