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定向凝固进程与相变界面预测模型的解析研究与实验——以太阳能级多晶硅为例
1
作者
朱徐立
谢连发
+1 位作者
黄丹辉
陈民恺
《可再生能源》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1313-1324,共12页
在封闭的定向凝固过程中,监控和预测凝固进程和相变界面形态是业内的难点。文章采用解析法对太阳能级多晶硅定向凝固过程进行求解,获得一种高精度凝固进程数学模型,由易于测得的散热温度和凝固时间推算凝固高度、瞬时凝固速率和熔体温...
在封闭的定向凝固过程中,监控和预测凝固进程和相变界面形态是业内的难点。文章采用解析法对太阳能级多晶硅定向凝固过程进行求解,获得一种高精度凝固进程数学模型,由易于测得的散热温度和凝固时间推算凝固高度、瞬时凝固速率和熔体温度分布;通过求解Poisson(泊松)方程,建立三维的相变界面模型,揭示了熔体侧壁热流密度q值是影响界面形态的关键因素,为凝固工艺过程控制提供定量分析依据。以Si3303工业硅为原料,采用YITIPV型真空铸锭炉进行大尺寸(0.90 m×0.90 m×0.35 m)铸锭实验。对于几何对称的相变界面,凝固进程数学模型与实验曲线的最大偏差为4.43%;而对于不规则的相变界面,最大偏差为8.68%,根据实验结果修正了凝固进程模型。通过检测杂质含量、电阻率和少数载流子寿命等参数,并比较4种铸锭的典型相变界面形态,验证了三维相变界面模型的预测准确性和可靠性。该模型可以为多晶硅提纯、其他金属、非金属的精密铸造和晶体生长工艺控制提供参考。
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关键词
多晶硅
定向凝固
数学模型
解析解
相变界面
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职称材料
光伏多晶硅定向凝固不平衡散热的数值研究与实验
2
作者
朱徐立
谢连发
+1 位作者
黄丹辉
陈民恺
《宇航材料工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期30-36,共7页
定向凝固是物理法提纯光伏多晶硅的重要工艺方法。为改进传统定向凝固一维散热产生较大热应力和应变的缺点,提出一种新型不平衡散热结构和工艺方案,利用特定热阻设计和散热通道来降低热应力和应变。采用ProCAST软件对一维散热与不平衡...
定向凝固是物理法提纯光伏多晶硅的重要工艺方法。为改进传统定向凝固一维散热产生较大热应力和应变的缺点,提出一种新型不平衡散热结构和工艺方案,利用特定热阻设计和散热通道来降低热应力和应变。采用ProCAST软件对一维散热与不平衡散热进行三维数值建模,通过对比表明,不平衡散热方案较一维散热,热应力平均降幅可达52.56%,平均凝固速率增长20.67%,凝固时间减少17.10%,并且能在非一维温度场中保持相变界面的稳定。采用YITIPV型真空铸锭炉和3303工业硅原料,进行大尺寸铸锭(1 m×1 m×0.3 m)对照实验。实验证明,不平衡散热方案可以提高凝固速率和成品质量,制备的硅锭顶部更平整,实际总凝固时间减少15.75%,提纯单位重量硅的能耗降低17.86%,铸锭裂纹更少,有效体积更大。样片分析还表明,硅片平均电阻率提高7.86%,B、P、Al三种元素的杂质含量分别降低了28.6%、15.2%和83.3%。实验不但证实了不平衡散热结构和工艺的有效性,也验证了数值模型的适配性。该新型结构和工艺提高了铸锭质量和生产效率,降低了裂锭风险和成本,具备推广应用价值。
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关键词
多晶硅
定向凝固
不平衡散热
热应力
数值建模
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职称材料
发动机下发时间预测和机队下发方案优化
被引量:
2
3
作者
赵洪利
陈民恺
刘诗雄
《中国民航大学学报》
CAS
2018年第2期16-19,27,共5页
随着航空公司机队规模的逐渐扩大,需对机队下发方案进行优化,以降低机队运营成本。基于发动机排气温度裕度数据,考虑机队各台发动机性能衰退的同异性,采用聚类分析中的K-means算法对发动机下发时间进行预测,并通过实际数据进行验证。在...
随着航空公司机队规模的逐渐扩大,需对机队下发方案进行优化,以降低机队运营成本。基于发动机排气温度裕度数据,考虑机队各台发动机性能衰退的同异性,采用聚类分析中的K-means算法对发动机下发时间进行预测,并通过实际数据进行验证。在此基础上,以机队总缺发时间最小为目标,提出了间隔控制算法,用于优化机队的下发方案,通过与现有方法进行比较,验证了该方法的有效性和准确性。
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关键词
航空发动机
下发时间预测
下发方案优化
K-MEANS算法
间隔控制
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职称材料
自然风场中停放航空器的振动特性研究
4
作者
朱徐立
陈民恺
黄丹辉
《民用飞机设计与研究》
2025年第1期16-23,共8页
自然风场对外场停放的航空器有直接影响,可能引发振动、位移甚至倾覆。以波音737-300型飞机为例,对中长期在外场停放的航空器进行数学建模,分析了机翼振动特性和机身振动模型,提出航空器与当地最大频率风向呈夹角71°~78°时,...
自然风场对外场停放的航空器有直接影响,可能引发振动、位移甚至倾覆。以波音737-300型飞机为例,对中长期在外场停放的航空器进行数学建模,分析了机翼振动特性和机身振动模型,提出航空器与当地最大频率风向呈夹角71°~78°时,可有效降低风致振动效应。通过不同停放方向的实践和两个周期的数据检测,证实数学模型有效。当遇强风,在前货舱放置航空器重量2.23%的压舱物,则可以很好地抑制机身上下振动,并提出一种用于非适航航空器的系留方式,经过台风天的检验,具备实用价值。
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关键词
航空器
停放
风场
振动
系留
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职称材料
题名
定向凝固进程与相变界面预测模型的解析研究与实验——以太阳能级多晶硅为例
1
作者
朱徐立
谢连发
黄丹辉
陈民恺
机构
厦门城市职业学院交通工程学院
福建省永春双恒铝材有限公司
出处
《可再生能源》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1313-1324,共12页
基金
厦门市自然科学基金项目(3502Z202374052)。
文摘
在封闭的定向凝固过程中,监控和预测凝固进程和相变界面形态是业内的难点。文章采用解析法对太阳能级多晶硅定向凝固过程进行求解,获得一种高精度凝固进程数学模型,由易于测得的散热温度和凝固时间推算凝固高度、瞬时凝固速率和熔体温度分布;通过求解Poisson(泊松)方程,建立三维的相变界面模型,揭示了熔体侧壁热流密度q值是影响界面形态的关键因素,为凝固工艺过程控制提供定量分析依据。以Si3303工业硅为原料,采用YITIPV型真空铸锭炉进行大尺寸(0.90 m×0.90 m×0.35 m)铸锭实验。对于几何对称的相变界面,凝固进程数学模型与实验曲线的最大偏差为4.43%;而对于不规则的相变界面,最大偏差为8.68%,根据实验结果修正了凝固进程模型。通过检测杂质含量、电阻率和少数载流子寿命等参数,并比较4种铸锭的典型相变界面形态,验证了三维相变界面模型的预测准确性和可靠性。该模型可以为多晶硅提纯、其他金属、非金属的精密铸造和晶体生长工艺控制提供参考。
关键词
多晶硅
定向凝固
数学模型
解析解
相变界面
Keywords
polysilicon
directional solidification
mathematical model
analytical solution
phase transition interface
分类号
O782 [理学—晶体学]
TM914 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
光伏多晶硅定向凝固不平衡散热的数值研究与实验
2
作者
朱徐立
谢连发
黄丹辉
陈民恺
机构
厦门城市职业学院交通工程学院
福建省永春双恒铝材有限公司
出处
《宇航材料工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期30-36,共7页
基金
厦门市自然科学基金项目(3502Z202374052)
厦门城市职业学院数字孪生智慧交通维修工程研究中心。
文摘
定向凝固是物理法提纯光伏多晶硅的重要工艺方法。为改进传统定向凝固一维散热产生较大热应力和应变的缺点,提出一种新型不平衡散热结构和工艺方案,利用特定热阻设计和散热通道来降低热应力和应变。采用ProCAST软件对一维散热与不平衡散热进行三维数值建模,通过对比表明,不平衡散热方案较一维散热,热应力平均降幅可达52.56%,平均凝固速率增长20.67%,凝固时间减少17.10%,并且能在非一维温度场中保持相变界面的稳定。采用YITIPV型真空铸锭炉和3303工业硅原料,进行大尺寸铸锭(1 m×1 m×0.3 m)对照实验。实验证明,不平衡散热方案可以提高凝固速率和成品质量,制备的硅锭顶部更平整,实际总凝固时间减少15.75%,提纯单位重量硅的能耗降低17.86%,铸锭裂纹更少,有效体积更大。样片分析还表明,硅片平均电阻率提高7.86%,B、P、Al三种元素的杂质含量分别降低了28.6%、15.2%和83.3%。实验不但证实了不平衡散热结构和工艺的有效性,也验证了数值模型的适配性。该新型结构和工艺提高了铸锭质量和生产效率,降低了裂锭风险和成本,具备推广应用价值。
关键词
多晶硅
定向凝固
不平衡散热
热应力
数值建模
Keywords
Polysilicon
Directional solidification
Unbalanced heat dissipation method
Thermal stress
numerical modeling
分类号
O782 [理学—晶体学]
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职称材料
题名
发动机下发时间预测和机队下发方案优化
被引量:
2
3
作者
赵洪利
陈民恺
刘诗雄
机构
中国民航大学航空工程学院
中国民航大学中欧航空工程师学院
出处
《中国民航大学学报》
CAS
2018年第2期16-19,27,共5页
文摘
随着航空公司机队规模的逐渐扩大,需对机队下发方案进行优化,以降低机队运营成本。基于发动机排气温度裕度数据,考虑机队各台发动机性能衰退的同异性,采用聚类分析中的K-means算法对发动机下发时间进行预测,并通过实际数据进行验证。在此基础上,以机队总缺发时间最小为目标,提出了间隔控制算法,用于优化机队的下发方案,通过与现有方法进行比较,验证了该方法的有效性和准确性。
关键词
航空发动机
下发时间预测
下发方案优化
K-MEANS算法
间隔控制
Keywords
aero-engine
engine removal time prediction
fleet removal plan optimization
K-means algorithm
intervalcontrol
分类号
V37 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
自然风场中停放航空器的振动特性研究
4
作者
朱徐立
陈民恺
黄丹辉
机构
厦门城市职业学院
出处
《民用飞机设计与研究》
2025年第1期16-23,共8页
文摘
自然风场对外场停放的航空器有直接影响,可能引发振动、位移甚至倾覆。以波音737-300型飞机为例,对中长期在外场停放的航空器进行数学建模,分析了机翼振动特性和机身振动模型,提出航空器与当地最大频率风向呈夹角71°~78°时,可有效降低风致振动效应。通过不同停放方向的实践和两个周期的数据检测,证实数学模型有效。当遇强风,在前货舱放置航空器重量2.23%的压舱物,则可以很好地抑制机身上下振动,并提出一种用于非适航航空器的系留方式,经过台风天的检验,具备实用价值。
关键词
航空器
停放
风场
振动
系留
Keywords
aircraft
parking
wind field
vibration
mooring
分类号
V351 [航空宇航科学技术]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
操作
1
定向凝固进程与相变界面预测模型的解析研究与实验——以太阳能级多晶硅为例
朱徐立
谢连发
黄丹辉
陈民恺
《可再生能源》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
光伏多晶硅定向凝固不平衡散热的数值研究与实验
朱徐立
谢连发
黄丹辉
陈民恺
《宇航材料工艺》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
发动机下发时间预测和机队下发方案优化
赵洪利
陈民恺
刘诗雄
《中国民航大学学报》
CAS
2018
2
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职称材料
4
自然风场中停放航空器的振动特性研究
朱徐立
陈民恺
黄丹辉
《民用飞机设计与研究》
2025
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