改良西门子法是制造高纯多晶硅材料的重要技术路线,其中的主要设备化学气相沉积(CVD)反应器内所发生的物理化学变化十分复杂.对于反应器内热流体的传递及其与表面气相化学反应的耦合机理,未解明的部分较多.本研究采用计算流体力学的方法,模拟炉内多组分反应流体的热质传递和化学反应过程,得到反应器内气体的速度,温度及浓度分布.采用较详细的表面反应机理,估算固体硅在硅棒表面的沉积速率,考察反应器内各种工艺条件对沉积速率的影响,为优化反应器结构,改善操作工艺提供理论依据. 用计算流体力学方法，求解还原炉内反应气体质量、动量和能量守恒方程和组分输运方程，分别采用简化概率密度函数(PDF)模型和涡耗散概念(EDC)模型，模拟湍流与反应的相互作用，模拟反应炉内流场、温度场和物质组分的三维分布。PDF模型忽视表面沉积反应，能够得到反应炉内平衡气体组分。其计算所需占用的资源较少，得到收敛解所需的计算时间较短，实际设计和工业运行中，可使用该方法进行定性分析。EDC模型计算精度高，能直观地模拟计算硅棒表面的沉积情况，可作为分量分析工具，考察硅棒表面生长情况，优化还原炉的工艺设计。