Boronite使用CFD模拟化学气相沉积系统

“我们已经能够使用Ansys计算流体动力学(CFD)万博模拟软件来模拟我们独特的化学气相沉积(CVD)系统，以排除实验故障，并为生产和加工合成纳米材料设计新原型。有了他们的软件包，我们可以优化系统配置，以提高产量、效率并确保产品质量的一致性。”万博网

- William Livernois，化学工程师/美国硼石公司

介绍

作为氮化硼纳米管的制造商，我们必须在连续生产系统的每个阶段优化效率，以有效地扩大规模。利用Ans万博ys计算流体动力学(CFD)软件，我们可以同时模拟许多不同的工艺配置，从而节省工艺开发过程中的时间和金钱。我们的模拟结果也启发了新的和改进的设计，从而导致了重大的发展进展。

挑战

由于CVD反应器内的反应是多相的，因此模拟对于理解所产生的传热传质至关重要。不仅有多种热源(例如，辐射和对流/传导)由于相互作用的气相而变得复杂，而且还有各种与材料相互作用并改变上游时间和速度的运动部件。

工程解决方案

大多数模拟都是用单相可压缩流来进行初始计算的。然后，我们将这些模拟的温度曲线与反应堆的已知运行数据进行了比较。在某些情况下，单相可压缩浮力流足以确定反应器中的潜在温度分布和梯度。在其他情况下，我们使用多相流模型(如VOF或欧拉模型)或离散相模型来更好地了解反应器中发生的传热和传质。我们比较了瞬态和稳态求解器，以确定整个过程中设置的行为和稳定性。

好处

在新部件(例如，喷射器或后处理机械手)的设计过程中，我们可以同时运行模拟，以发现下游属性和变量之间的相关性，同时通过设置验证模型。例如，在我们的纱线纺纱系统中，我们在收敛之前改变了气体流速、纺纱速率和耦合距离
一个设计。这消除了许多设计迭代，否则将是必要的。此外，这个调试过程还允许我们检查潜在的危险配置(通常是由高温或压力梯度引起的)，从而提高我们工作场所的安全性和过程的可靠性。我们使用Ansy万博s后处理软件以精美的格式显示数据，用于演示和会议。