对于金红石单晶体制备方法而言,传统的焰熔法存在H2、O2燃烧产生水蒸气对原料产生不必要的化学反应,晶体质量不稳定的问题。目前金红石单晶体生长研究主要在材料纯度和燃烧器设备改进方面,温度场对晶体生长影响的研究较少,而温度分布是晶体生长的关键。随着计算机技术发展,CFD技术是实验流体力学方法和纯理论流动分析的结合,是解决复杂流动问题的可靠方式。射频等离子具有高温、导电性、气氛可控性强等优点。等离子体发生器是利用电流电离工作气体产生等离子体的装置。本文研究了一种新的适合金红石单晶体生长的方法,即:等离子体加热金红石单晶体生长方法,对等离子反应器边气流量对等离子体尾焰的温度分布的影响进行了数值分析。计算数据基于60KW的等离子体反应器,与实际工况相符,在等离子体晶体生长炉设计和应用阶段,数值模拟作为关键技术为该设计的可行性进行验证,提高与实际工况作用下的吻合度,优化结构设计。本文使用UG软件进行物理建模。使用Ansys Mesh进行四面体网格划分,并对连接处进行优化,对网格质量进行验证。选择合适的计算域,湍流模型采用标准的k-e模型,辐射模型使用P1模型进行计算,研究燃气流量、内冷气流量、功率大小、反应器结构参数等对温度分布的影响,获得了相应的最优数值范围和对应的调节规律。数值计算结果表明,等离子体反应器的最佳工作功率20-40KW,本文选用的功率对应的等效热源中心温度5000K,合理的燃气流速范围为0.25m/s-1.5m/s,计算得到符合金红石单晶体生长的温度分布时,燃气速度1.2m/s,内冷气速度5.8m/s,能生长最大高度20mm,直径为37mm的单晶体,侧面设置观察孔位置为距离出口0.28m左右。随着参数改变,得到了对应的数值模拟试验结果,具有对应趋势和规律性,在进行对应实践中,能及时的根据该模拟结果以调整数据进行优化实验。