Математическое моделирование теплообмена при газофазном осаждении

Предложена модель теплопроводности, учитывающая физические особенности теплообмена пластины с парами осаждаемого материала. Рассмотрен наиболее общий случай криволинейной пластины. Учтены конвективно-лучистый теплообмен, а также тепло- и массоперенос. Показана возможность модификации математической модели в целях учета диффузионного переноса вещества и линейного изменения кривизны по толщине пластины. Проведено построение численного алгоритма решения задачи. Выполнены расчеты для различных пар материалов пластина–покрытие. Сделаны выводы о зависимости температурного поля в пластине, на которой происходит газофазное осаждение, от ее геометрии, параметров осаждения и свойств материала.

Литература

[1] Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Москва, Физматлит, 2005. 416 с.

[2] Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. Москва, Издательский центр Академия, 2005. 192 с.

[3] Васильев В.Ю., Репинский С.М. Осаждение диэлектрических слоев из газовой фазы. Успехи химии, 2005, т. 74, № 5, с. 452–483.

[4] Тихонравов А.В., Кочиков И.В., Амочкина Т.В., Григорьев Ф.В., Кондакова О.А., Сулимов В.Б. Суперкомпьютерное моделирование современных процессов напыления оптических нанопокрытий. Вычислительные методы и программирование, 2012, т. 13, № 4, с. 491–496.

[5] Комаров Ф.Ф., Пилько В.В., Климович И.М. Влияние условий нанесения наноструктурированных покрытий из Ti–Zr–Si–N на их состав, структуру и трибомеханические свойства. Инженерно-физический журнал, 2015, т. 88, № 2, с. 350–354.

[6] Костановский А.В., Гусев М.К. Осаждение тонких пленок при вакуум-термическом испарении нитрида алюминия. Теплофизика высоких температур, 1995, т. 33, № 1, с. 163–166.

[7] Лукомский Ю.Я., Прияткин Г.М., Мулина Т.В., Ополовников В.Р., Киселева В.Л., Кольчугин А.В., Носкова О.Л. Электролитическое осаждение металлов на алюминий и его сплавы. Успехи химии, 1991, т. 60, № 5, с. 1077–1103.

[8] Марченко И.Г., Марченко И.И. Недиффузионные механизмы атомного упорядочения при низкотемпературном осаждении меди. Журнал экспериментальной и теоретической физики, 2009, т. 89, № 7, с. 396–401.

[9] Кувыркин Г.Н. Термомеханика деформируемого твердого тела при высокоинтенсивном нагружении. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993. 145 с.

[10] Кувыркин Г.Н., Журавский А.В., Савельева И.Ю. Математическое моделирование газофазного осаждения материала на криволинейную поверхность. Инженерно-физический журнал, 2016, т. 89, № 6, c. 1392–1397.

[11] Дульнев Г.Н. Теория тепло- и массообмена. Санкт-Петербург, НИУ ИТМО, 2012. 195 с.

[12] Калиткин Н.Н. Численные методы. Москва, Наука, 1978. 512 с.

[13] Рябенький В.С. Введение в вычислительную математику. Москва, Наука, 1994. 336 с.

[14] Галанин М.П., Савенков Е.Б. Методы численного анализа математических моделей. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 591 с.

[15] Самарский А.А. Теория разностных схем. Москва, Наука, 1977. 656 с.

[16] Справочник по цветным металлам. URL: http://libmetal.ru/ (дата обращения 15 июня 2017).

[17] Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. Москва, Наука, 1987. 502 с.

[18] Дульнев Г.Н. Теория тепло- и массообмена. Санкт-Петербург, НИУ ИТМО, 2012. 195 с.