还原炉内流场和温度场的均匀性决定多晶硅性能，均匀的温度场和流场使多晶硅沉积均匀，产品性能大幅度提高。现役48对硅碳棒还原炉底盘采用内进外出式排布，其缺点是局部气体流速过快，导致还原炉内部整体流场和温度场不均匀。其能耗损失比较严重，单位产品能耗高。通过改变硅碳棒附近的沉积区域的边界层厚度和气体流速，可以改善炉内流场，从而提高产品生产效率。本文基于48对硅碳棒多晶硅还原炉，利用CFD对还原炉进行数值模拟，计算还原炉内部流场、温度场的分布、综合能耗的大小，并对模型进行数值分析和结构优化以提高多晶硅还原炉的生产效率。根据某厂的CVD还原炉，利用SolidWorks建立还原炉模型，将还原炉底盘中心设置在直角坐标系的原点处，每对硅碳棒间隔220mm，硅碳棒分4层排布，由内到外依次是6,10,14,18对硅碳棒。进气口喷嘴位于每环硅碳棒的正中间，其直径为40mm，进气口数量为37个，4个出气口均匀分布在底盘周围，其直径为200mm。还原炉模型结构如图1(a)所示。还原炉高度为3050mm，直径3100mm，硅碳棒高度为2430mm。对还原炉出口设置带孔封闭内接管，内接管上端封闭，高度为500mm，内接管壁面有56个小孔均匀排布，每个小孔直径15mm，如图1(b)所示。其目的在于降低因气体流出出口时流速过快产生的涡流，使硅碳棒下段气速接近硅碳棒上中段。模型控制方程多晶硅还原炉内同时存在质量守恒、动量守恒式中:P为流体密度;u二为速度;u为/方向速度。为丁方向质量变化率为动量守恒方程:式中:P为静态压力;T为应力张量;;g为重力加速度;F为i方向的体积力，F是多孔介质和自定义源项，该方程为N-S方程，满足牛顿第二定律，可表示流体微元受到时间和外界作用力的矢量和。能量守恒方程:式中:人为传热系数，方程右端前项为热传导，组分扩散和茹性耗散带来的能量输运;去为组分的扩散流量;S、为包括化学反应热和体积热源项，该方程表示系统的总能量(机械能、内能、热能)保持不变。考虑到还原炉内结构复杂，气体从底部喷射进入炉内最终从周围4个出口排出，整个气体流动轨迹呈莲花状，流体平均雷诺数约为2200，属于湍流，综合考虑采用标准k-二模型。由于还原炉内壁面和硅碳棒之间存在热辐射作用，且辐射传热能量较大，因此选择DO辐射模型计算，设置动量、湍流动能、湍流耗散功率残差为1x10-3设置其能量方程和辐射方程的残差为1x10-6，采用压力速度藕合的SIMPLIC算法，使用稳态求解，迭代次数2000步。http://www.zbqunqiang.cn/