进入21世纪以来，以半导体技术为基础的计算机、通信技术等信息产业(IT)及以太阳能电池技术为主的光伏产业飞速发展，而硅单晶作为其重要的原材料，它生长技术的改进和突破是IT产业发展的基础。直拉法(CZ)作为生产硅单晶的重要技术之一，在现代科学技术的应用中具有极其重要的地位。直拉法拉晶试验是在高温真空的环境下进行的，因此数值模拟在晶体生长的研究中十分必要。　　在直拉法硅单晶技术的研究中，热场一直是国内外研究的重点，它的好坏直接关系到硅单晶的质量。在热场的研究中，实验法不仅费用十分昂贵而且很多数据测量十分困难，解析法的求解过程通常不具备普遍性，很多情况下是无法求解的，在月前的技术条件下，数值模拟是研究热场的主要手段。大部分的数值模拟都是在确定的工艺参数下模拟热场中的传热传质，但是实际生长中，这些参数的设定往往都是依靠有经验的工程师反复试验才能确定的，因此提出了数值模拟基础上的优化设计。由于直拉硅单晶生长过程中的数学模型中包含很多相互耦合的偏微分方程，使得优化模型的建立比较困难。本文首先利用有限元法对直拉硅单晶中的热场数值模拟，分别研究了不同的晶体旋转速度、坩埚旋转速度及提拉速度对热场的影响，然后在数值模拟的基础上采用响应面法，分别以固液界面的形变量和径向温度梯度为目标，以晶转、埚转及拉速为设计变量建立优化模型。根据晶体生长的要求对模型进行优化求解，获得晶转、埚转及拉速的最佳设定，并通过数值模拟对优化结果进行验证，证明了该方法的有效性和可行性。