超聲微泡發(fā)生方法及裝置設(shè)計(jì)研究.pdf

1、濕法制備多晶硅太陽電池表面絨面結(jié)構(gòu),實(shí)際上是溶液中離子和多晶硅相互作用的過程,但是離子運(yùn)動一般不可控,導(dǎo)致其腐蝕得到的微結(jié)構(gòu)始終不理想。“離子泡”有可能改變這一現(xiàn)象?！半x子泡”實(shí)際上是在濕法腐蝕過程中利用超聲產(chǎn)生的微氣泡表面帶電特性吸附離子,形成“離子+泡”結(jié)構(gòu),從而可以實(shí)現(xiàn)離子的可控。但是對于這一模型研究依賴于對超聲產(chǎn)生的微氣泡帶電特性機(jī)理的研究,目前這方面還缺乏定性研究。為此首先要展開對超聲微泡裝置研究,為日后超聲微氣泡特性研究打下

2、基礎(chǔ)。
　　首先,對超聲氣泡產(chǎn)生過程進(jìn)行了分析,并根據(jù)超聲在水中產(chǎn)生空穴的所需要的聲壓條件計(jì)算模型出發(fā),分析了相關(guān)因素對超聲氣泡形成過程,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了超聲微氣泡的發(fā)生裝置。
　　其次,對超聲系統(tǒng)機(jī)械部分進(jìn)行了設(shè)計(jì),分別用等效電路法設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)解析法確定了超聲換能器和變幅桿的機(jī)械參數(shù)。為保證設(shè)計(jì)的可靠性,文中對設(shè)計(jì)的變幅桿進(jìn)行了有限元模擬。運(yùn)用模態(tài)分析得出其固有諧振頻率和設(shè)計(jì)工作頻率之間誤差在允許范圍之內(nèi),運(yùn)用諧響應(yīng)分析得出

3、其端面輸出位移和最大應(yīng)力要求也均滿足設(shè)計(jì)要求。
　　然后利用FLUNENT軟件建立了超聲微泡發(fā)生器數(shù)學(xué)計(jì)算模型及賦予相應(yīng)的初始邊界條件,對各種可能影響氣泡生成效果的因數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬。文中重點(diǎn)模擬了超聲功率、氣孔孔徑、氣體種類、變幅桿結(jié)構(gòu)等影響。通過流場的模擬得出,超聲功率對氣泡的影響最為顯著,在無功率以及低功率的條件下,只會產(chǎn)生宏觀的氣泡;同時(shí)氣孔孔徑影響在于與超聲功率協(xié)調(diào)性;從模擬的結(jié)果上看氣體種類對微氣泡產(chǎn)生的影響不顯著;在模

4、擬中更改了發(fā)生器的結(jié)構(gòu),將其由平面型結(jié)構(gòu)改成凹球面結(jié)構(gòu),模擬結(jié)果說明這種結(jié)構(gòu)對流場的壓力有顯著的加強(qiáng)過程,而這種壓力對流場局部作用明顯,對于氣泡產(chǎn)生過程也有較大的影響。
　　最后,開展了超聲氣泡發(fā)生器實(shí)際效果測試實(shí)驗(yàn),測試實(shí)驗(yàn)中主要就功率對氣泡產(chǎn)生情況進(jìn)行分析,得出結(jié)果和實(shí)際模擬結(jié)果可以很好的符合。通過利用高速攝影機(jī)得到照片結(jié)果分析得到,可以產(chǎn)生微米級的氣泡。
　　通過論文研究,初步實(shí)現(xiàn)了超聲微氣泡裝置的研究,并通過二相流的