石英玻璃具有导热率低、抗热振性强、变形温度高以及在整个光谱中的透过性好等优秀的综合性能,在现代科技发展中已经成为不可替代的重要材料。微电子成像、航空航天、惯性约束核聚变等高精科技领域,石英玻璃应用日益广泛。应力是决定石英玻璃性能的重要因素,主要在退火和冷却阶段产生。退火阶段产生的应力可以通过应力松弛降低,而冷却阶段石英玻璃的粘弹性基本消失,产生的热应力会对石英玻璃的性能造成永久影响。大尺寸石英玻璃在冷却过程中产生的高热应力会导致石英玻璃内外层产生裂缝等缺陷。对石英玻璃冷却过程的热场进行精确控制是克服石英玻璃产品热应力危害的可行技术手段。本文用有限元法模拟简化的石英玻璃电熔炉,发展了适用于石英玻璃冷却过程的多物理场模拟方法,提出了石英玻璃冷却过程的应力迁移模型,比较了真空冷却和通气冷却过程中应力受到的影响,在此基础上建立炉体结构参数和过程工艺参数与冷却过程中的应力场和温度场之间的关系。文中分析优化了炉体设备结构,包括石英玻璃加热器的相对位置及通气过程中气体出口的位置;文中讨论了样品尺寸、过程功率曲线的最优解及通入气体对冷却过程的影响。综上所述,对石英玻璃冷却过程中炉体结构参数和过程工艺参数的优化能够在不影响冷却效率的前提下得到应力的最优解,提高石英玻璃的最终质量。