Сопряженный массоперенос и иммобилизация паров кремния при пропитке пористой среды на основе углеродного волокна

Аннотация

Построена сопряженная физико-математическая модель, описывающая высокотемпературный массоперенос паров кремния от зеркала расплава к пористому углеродному материалу, процесс их дальнейшей фильтрации и осаждение внутри образца. Во внешней области распространение паров определяется обобщенным нелинейным уравнением диффузии, которое учитывает дополнительный конвективный массоперенос в рабочем пространстве реторты. Внутри пористого образца поведение газообразного кремния описывается системой уравнений в рамках MIM-подхода. Предполагается, что осаждение кремния главным образом зависит от распределения температуры внутри образца. Для простоты рассматривается одномерная задача. Граничные условия выбраны с учетом принципиально отличающихся значений проницаемости несущей среды и пористого волокна. Температура вне материала считается постоянной, внутри поддерживается неоднородное распределение. Построенная краевая задача решалась численно с помощью метода конечных разностей. Получены распределения паров кремния вне и внутри образца. Показано, что нелинейность в уравнении массопереноса приводит к искривлению зависимости распределения от зеркала расплава к образцу, что свидетельствует о значительном вкладе конвективного массопереноса в поток паров кремния в этой области.