초크랄스키 공정에서의 천이예측

Prediction of transition in Czochralski process

초크랄스키 대류에서의 동적 천이과정에 대한 실험 및 수치해석 연구가 수행되었다. 결정의 회전에 의한 강제대류와 결정/용융 경계면과 도가니 외벽간의 온도차에 의한 자연대류의 상호작용에 의해서 결정되어지는 유동구조와 천이현상을 해석하기 위해 도가니 내의 온도진동 특성을 시간주기($t_p$)와 진동크기($Delta\theta$)에 의해 검토하였다. 혼합대류인자에 따른 천이현상의 체계적인 연구가 수행되었으며($0.134\le Ra/PrRe^2 \le3.804$), 천이현상에 대한 Pr수의 영향을 조사하였다. 천이 메카니즘을 이해하기 위해, 자오면상의 온도장과 중심축에서의 축방향 속도에 대한 해석이 부가되었다.

A laboratory experiment was made of critical transition flow modes in Czocllralski convection. Numerical computation was also made to delineate the dynamic transition. The period of temperature oscillation ($t_p$) and the interval of temperature oscillation ($\Delta\theta$) were scrutinized to capture the critical transition regime. The mixed convection parameter was varied in the range of $0.134\le Ra/PrRe^2 \le3.804$. The data from calculation were in good agreement with ones from experiment. The influence of the Prandtl number on the transition was examined for Pr ＝ 910, 4445 and 8889. To understand the transition mechanism, the detailed temperature oscillation modes, the isolines of meridional temperature and the axial velocity profiles were investigated.