格子Boltzmann法和離散元法耦合算法及其在化學(xué)機(jī)械拋光中的應(yīng)用.pdf

1、在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中經(jīng)常遇到兩相流問題,如帶有磨粒的拋光液的晶片拋光問題、流化床問題和帶有泥沙的輸送管道等。在這些系統(tǒng)中,顆粒的運(yùn)動(dòng)除受本身重力驅(qū)動(dòng)之外,還會(huì)受到周圍流體的沖擊以及顆粒間碰撞產(chǎn)生的作用力影響;另一方面,流體往往由于顆粒的存在而表現(xiàn)出不穩(wěn)定性。目前,人們對兩相流系統(tǒng)的機(jī)理了解還不是很多,這主要因?yàn)閮上嗔鲉栴}本身問題的復(fù)雜性和人們?nèi)鄙僖粋€(gè)有效的揭示兩相流機(jī)理的方法。
　　本文利用離散元法(DEM)與格子Boltzma

2、nn法(LBM)耦合的方法研究兩相流問題,其基本思路是將固相顆粒流部分用顆粒單元取代,把顆粒在流場中的運(yùn)動(dòng)與碰撞和磨粒間空隙流體流動(dòng)在整個(gè)時(shí)間序列內(nèi)耦合起來,流體相的流動(dòng)按LBM方法計(jì)算,顆粒相按離散體接觸規(guī)律和運(yùn)動(dòng)定律處理,但同時(shí)考慮流體對顆粒的曳力作用。最后,利用離散元法(DEM)與格子Boltzmann法(LBM)耦合的方法研究了化學(xué)機(jī)械拋光問題,分別從機(jī)械力學(xué)作用、流場流線形態(tài)、磨粒軌跡等方面對晶片化學(xué)機(jī)械拋光材料去除機(jī)理進(jìn)行細(xì)

3、致研究,主要研究工作如下:
　　1.基于格子Boltzmann法和離散元法建立了兩相流模型,開發(fā)了計(jì)算程序;
　　2.利用格子Boltzmann法建立CMP潤滑模型,研究了CMP中晶片表面上的壓力分布,給出了轉(zhuǎn)速和拋光液粘性對壓力的影響;
　　3.利用格子Boltzmann法和離散元法耦合的方法模擬了CMP中的流場流線形態(tài),研究了拋光過程中拋光機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對硅片表面磨粒的影響關(guān)系,并定性地從材料去除方面對拋光機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)