金属有机化学气相沉积(MOCVD)是制备LED、半导体激光器和大功率电子器件的关键技术。工程中现有的MOCVD反应器都是工作在层流状态。由于人们刻意维持CVD反应器中的层流流动条件,CVD反应器内的湍流问题几乎未受到关注。但是,CVD反应器的发展趋势是CVD反应器尺寸和晶片直径逐渐增加,反应器内的操作压力也逐步提高到常压化,从而降低运行成本,这将导致反应器内部的流动很容易转捩为湍流。所以反应器内的湍流问题将是CVD进一步发展遇到的瓶颈问题。本文采用数值计算的方法研究了反应器内部热对流和传热特性,对湍流型MOCVD反应器的可行性进行探索。希望能加深对CVD反应器内的气体流动的认识,并对拓展CVD反应器的工况范围和提高产率有一定的促进作用。文中以垂直式冷壁反应器为模型,采用大涡模拟(LES)的方法,通过改变Rayleigh数、基片旋转速度,入口速度及反应器几何尺寸等相关特征参数,对其内部的流场、温度场以及热流分布进行数值模拟和分析。得到以下结果:　　 1.由热对流引发的湍流增强了传热,由于湍流的混合作用,选择合适的基片旋转速度及几何尺寸,反应器内部很大区域内的传热效率较为一致,但是反应器内部的传热整体的均匀性还是达不到预期要求。　　 2.通过加大进口速度,来改善中心区域传热较差的情况,结果显示此举对基座表面热流均匀性稍有改善,但是改善的幅度不是很大；通过对不同Ra数下的反应器内部传热特性的模拟,发现随着Ra数的提高,传热特性增强,尤其是在旋转的情况下传热增强的程度更高。　　 3.为了进一步研究湍流对反应器内部传热均匀性的影响,对低Ra数和更高Ra数下的反应器内部流动和传热特性进行更深入的研究。计算结果表明,在低Ra数(约4000)时,反应器内部的流动仍然是高度不稳定的,且气流组织以小尺度漩涡为主,传热性能较差,高低热流分布呈现无规则性。反应器内部的传热在Ra数处于105-106数量级范围下相差不大,基座表面的热流分布仍然是中心区域低,边缘区域较高,中心区域的传热较差:当反应器内部的Ra数的数量级提高到107时,基座表面的热流分布和温度分布都变的比较均匀,传热能力得到很大程度上的增强,且反应器基座上方的气流组织以大尺度漩涡为主。　　 模拟和分析结果表明了本文所研究的湍流型垂直式MOCVD反应器在高Ra数下保持薄膜生长均匀性而显著提高产率的原则可行性。