随着消耗石油和煤炭发电造成严重的环境污染，清洁能源的获取成为世界各国关注的焦点。太阳能发电的纯净性和充足储备深受人们越来越多的青睐。作为太阳能发电的主要原材料多晶硅的需求量也急剧增加，采用改良西门子法生产多晶硅约占世界多晶硅生产量的75％，多晶硅还原炉是该工艺中生产多晶硅的关键设备，还原炉中流体域合理的温度场分布、速度场分布对于多晶硅还原炉的生产效率至关重要，本文对24对棒多晶硅还原炉炉内传热、流场进行研究具有一定的工程应用价值。　　本文通过fluent分别对硅棒直径在50毫米、100毫米、150毫米的24对棒多晶硅还原炉进行模拟，分析不同硅棒直径时炉内的温度场变化、流场变化规律。针对椭圆形封头还原炉炉内不同高度位置存在较大温度梯度的问题，将还原炉的椭圆形封头改为平板封头，并改变出气口位置，在同样的边界条件下进行模拟，将得到的模拟结果与原椭圆形封头还原炉的模拟结果进行对比。利用Ansys12.0对还原炉底盘结构进行热应力分析。本文主要工作内容和研究结论如下:　　(1)总结多晶硅产业发展现状、多晶硅的制备工艺、多晶硅还原炉工作原理以及前人对多晶硅还原炉结构、数值模拟的研究进展。本文对硅棒生长至50毫米、100毫米、150毫米时的椭圆形封头结构还原炉以及硅棒直径为150毫米的平板封头结构还原炉分别进行模拟，并在不同流速下对炉内温度场、流场进行对比。湍流模型采用标准k-ε模型，辐射模型选择p-1模型，求解器选择压力和速度耦合求解器。　　(2)通过对比硅棒直径为50毫米、100毫米、150毫米时的椭圆形封头还原炉炉内温度场、流场分布得出:硅棒直径在100毫米至150毫米时，炉内温度场分布、流场分布逐渐均匀。温度场分布均匀能够保证硅棒上下生长的均匀性，流场的均匀有利于炉内气体更新速度，提高气体转化率，因此应该在生产中后期延长生产时间以便于提高还原炉生产效率;　　(3)通过对比硅棒直径为150毫米时，在流量为1800kg/h和3600kg/h的炉内温度场、流场，得出:流量的变化对温度场的分布影响较小，减小流量后，炉内不同高度剖面的平均温度升高约4％-7％;流量增大后，炉内速度场死区减小，有利于气体更新速度。因此在多晶硅生产后期应该加大进气量，并延长生产时间，可以提高多晶硅产量。　　(4)平板封头的还原炉内的不同高度位置剖面的温度分布更为均匀，剖面平均温度差最大约为30K，椭圆形封头的还原炉内的不同高度位置剖面平均温度差最大约为60K;相比椭圆形封头还原炉，平板封头还原炉炉内气体流动属于平推式流动，炉内速度场分布更均匀，有利于提高气体更新速度，提高还原炉生产效率。　　(5)利用有限元分析法，通过对还原炉底盘的热应力分析，并根据JB4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》(2005年确认)对其进行应力强度评定，得出:还原炉底盘的工作温度应控制在250℃以下。为操作人员在多晶硅制备中操作冷却水流量对温度调控提供指导。