| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-23页 |
| 1.1 工业硅概述 | 第11-13页 |
| 1.1.1 硅的性质和用途 | 第11-12页 |
| 1.1.2 工业硅生产的发展概况 | 第12-13页 |
| 1.2 矿热炉冶炼工业硅的研究概况 | 第13-20页 |
| 1.2.1 矿热炉简介 | 第14-15页 |
| 1.2.2 矿热炉冶炼的数值模拟研究现状 | 第15-16页 |
| 1.2.3 工业硅冶炼热力学研究现状 | 第16-18页 |
| 1.2.4 硅冶炼中炉底上涨的研究现状 | 第18-20页 |
| 1.3 本文立题意义、研究内容和创新点 | 第20-23页 |
| 1.3.1 本文立题意义和研究内容 | 第20-21页 |
| 1.3.2 本文创新点 | 第21-23页 |
| 第二章 工业硅炉多场耦合模拟的理论基础 | 第23-31页 |
| 2.1 有限元法理论概述 | 第23-24页 |
| 2.1.1 有限元法的基本步骤 | 第23-24页 |
| 2.1.2 有限元法的收敛条件 | 第24页 |
| 2.2 ANSYS软件概述 | 第24-26页 |
| 2.2.1 ANSYS磁场与流体动力学分析 | 第24-25页 |
| 2.2.2 ANSYS耦合分析 | 第25-26页 |
| 2.3 电磁场-流场-温度场数学模型 | 第26-31页 |
| 2.3.1 麦克斯韦方程组 | 第26-28页 |
| 2.3.2 流体力学方程 | 第28-29页 |
| 2.3.3 传热方程 | 第29-31页 |
| 第三章 工业硅炉的多场耦合数值模拟 | 第31-55页 |
| 3.1 数值模拟方法 | 第31-35页 |
| 3.1.1 模拟对象 | 第31-32页 |
| 3.1.2 模拟过程中的假设条件 | 第32页 |
| 3.1.3 电弧的等效处理 | 第32-33页 |
| 3.1.4 数值模拟的步骤 | 第33页 |
| 3.1.5 边界条件和初始条件 | 第33-35页 |
| 3.2 多场耦合数值模拟的结果与讨论 | 第35-43页 |
| 3.2.1 矿热炉内电流密度的分布规律 | 第35-36页 |
| 3.2.2 矿热炉内焦尔热的分布规律 | 第36页 |
| 3.2.3 熔池内电磁力的分布规律 | 第36-38页 |
| 3.2.4 熔池内电流密度和磁场强度分布情况 | 第38页 |
| 3.2.5 熔池内流场的分布规律 | 第38-40页 |
| 3.2.6 矿热炉内温度场的分布规律 | 第40-43页 |
| 3.3 炉料比电阻和电弧高度对炉内场量分布的影响 | 第43-48页 |
| 3.3.1 炉料比电阻对炉内各场量分布的影响 | 第44-46页 |
| 3.3.2 电弧高度对各场量分布的影响 | 第46-48页 |
| 3.4 金属隔板对电极内电流分布的影响 | 第48-54页 |
| 3.4.1 有无金属隔板对电极内电流分布的影响 | 第48-49页 |
| 3.4.2 金属隔板长度对电极内电流分布的影响 | 第49-51页 |
| 3.4.3 金属隔板旋转角度对电极内电流分布的影响 | 第51-54页 |
| 3.5 本章小结 | 第54-55页 |
| 第四章 工业硅冶炼反应过程的研究 | 第55-69页 |
| 4.1 热力学和动力学基础理论 | 第55-58页 |
| 4.1.1 最小Gibbs自由能原理 | 第55-56页 |
| 4.1.2 固相反应的动力学理论 | 第56-58页 |
| 4.2 二氧化硅碳热还原历程的探究 | 第58-61页 |
| 4.2.1 二氧化硅还原热力学的计算过程 | 第58-59页 |
| 4.2.2 二氧化硅还原热力学的计算结果及分析 | 第59-60页 |
| 4.2.3 二氧化硅碳热还原反应的动力学过程 | 第60-61页 |
| 4.3 硅冶炼中实际反应历程的探究 | 第61-68页 |
| 4.3.1 硅冶炼理想反应历程的猜想与论证 | 第61-65页 |
| 4.3.2 硅冶炼实际反应历程的多层反应模型 | 第65-67页 |
| 4.3.3 多层反应模型的动力学补充说明 | 第67-68页 |
| 4.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 第五章 硅冶炼中炉底上涨的研究与控制 | 第69-77页 |
| 5.1 硅冶炼中炉底上涨原因的验证 | 第69页 |
| 5.2 碳化硅对还原过程的影响 | 第69-72页 |
| 5.3 炉底上涨的抑制和处理 | 第72-75页 |
| 5.3.1 防止炉底上涨的传统方法 | 第72页 |
| 5.3.2 碱金属盐或氧化物对炉底上涨的抑制作用探究 | 第72-74页 |
| 5.3.3 含铁物质处理炉底上涨的可行性探究 | 第74-75页 |
| 5.4 本章小结 | 第75-77页 |
| 第六章 结论与展望 | 第77-79页 |
| 6.1 结论 | 第77-78页 |
| 6.2 展望 | 第78-79页 |
| 致谢 | 第79-81页 |
| 参考文献 | 第81-87页 |
| 附录 | 第87页 |