晶体材料是现代高新技术产业的基础,被广泛应用于微电子制造和航空航天等重要领域。提拉法技术是工业生产大尺寸单晶的重要方法。提拉法晶体生长中驱动熔体内热质输运的对流主要包括自由液面非均匀表面张力引起的热毛细对流、重力场和温度梯度导致的热浮力流以及晶体/坩埚旋转导致的强迫对流。熔体混合对流在晶体生长过程的物质和热输运中扮演着重要角色,混合对流的失稳容易因产生夹杂、裂纹等导致晶体品质下降,甚至导致晶体生长的失败。为了提高单晶生长的品质,有必要对提拉法模型内混合对流的不稳定性进行深入研究。本文采用基于高精度谱元法的线性稳定性分析和扰动能量分析,系统地研究晶体旋转、高径比、表面张力等因素对提拉法模型内混合对流的稳定性影响。本文的主要的工作和贡献如下:首先,在考虑自由液面上表面张力的条件下,研究了晶体旋转对提拉法模型内混合对流不稳定性的影响。随着晶体转速的增加,提拉法模型内混合对流失稳呈现出两种失稳类型:当晶体转速较低时,热浮力机制和惯性机制的份额随晶体转速的增加而交错变化,呈现出失稳类型Ⅰ;当晶体转速较高时,两者份额几乎不变,呈现出失稳类型Ⅱ。虽然两种类型的流动不稳定性都是由热浮力机制和惯性机制引起的耦合失稳,但是热浮力机制随着晶体转速的增加逐渐占主导作用。另外,通过考虑/忽略表面张力两种情况的对比研究,探索了表面张力对提拉法模型内流动失稳及其不稳定性机制的影响。在同样的转速区间内,仅仅观察到一种失稳类型。在较低的转速区间内,表面张力对提拉法模型内混合对流的失稳模态具有较大影响,而对失稳机制几乎没有贡献。然而,随着转速的增大,表面张力对失稳模态的影响逐渐减小。其次,选取失稳类型Ⅰ中的一个典型无量纲晶体转速ωs=265,研究了高径比对提拉法模型内混合对流不稳定性及其失稳机制的影响。随着高径比逐渐减小,存在两种失稳模态。失稳临界波数从1变为2再变回1的转换伴随着临界频率的跃变。与此同时,观察到了两种水热波的传播模式:传播模式Ⅰ中水热波的传播方向与晶体的旋转方向相反,并且其失稳机制是惯性失稳;传播模式Ⅱ中则水热波的传播方向与晶体的旋转方向相同,而其失稳机制是浮力失稳。最后,选取失稳类型Ⅱ中的一个典型无量纲晶体转速ωs=300,再次研究了高径比对提拉法模型内复杂对流不稳定性及其失稳机制的影响。在不同的高径比下,仅存在一种失稳模态,并且水热波的传播方向与晶体的旋转方向相同。该模式下的失稳机制是热浮力和惯性共同驱动的耦合失稳。虽然其不稳定性机制与失稳类型Ⅰ类似,但是它们在临界波数和传播模式方面明显不同。总而言之,对于这两种典型的无量纲晶体转速,提拉法模型内的混合对流都是在较小的高径比下更为稳定。