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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
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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。 展开更多
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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光伏多晶硅定向凝固不平衡散热的数值研究与实验
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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。 展开更多
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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发动机下发时间预测和机队下发方案优化 被引量:2
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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。 展开更多
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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自然风场中停放航空器的振动特性研究
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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。 展开更多
关键词 航空器 停放 风场 振动 系留
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