在推进信息化与新能源发展的今天,多晶硅作为半导体与光伏行业的核心原材料需求量与日俱增。改良西门子法以成熟的工艺与简单的设备成为多晶硅的主要生产工艺,然而使用该工艺进行生产时能耗过高是目前其面临的主要问题。多晶硅沉积中传热过程对生产总能耗产生主要影响。本文针对改良西门子法生产过程中能耗过高的问题,开展了多场耦合作用下多晶硅还原炉能量耗散机理研究。基于计算流体力学理论（CFD）,使用仿真模拟手段,通过引入能量守恒方程、质量守恒定律、连续性方程,并结合湍流模型与辐射模型,建立了还原炉流体动力学和热量传递模型。应用模型研究了操作条件对大型（42对棒）西门子还原炉内的传递现象,研究了还原炉内对流与传热过程中流场、温度场与电磁辐射场分布规律,获得能量耗散的影响因素及规律,研究内容及主要结论如下:（1）通过简单环形硅棒排布推导出还原炉内环形布棒模型,应用12对硅棒还原炉对布棒模型进行硅棒排布实施的阐述,分析42对棒还原炉应用布棒模型得出不同排布方式下的炉行为与棒行为,结合还原炉内炉行为与棒行为对不同硅棒半径下对流传热能耗和辐射传热能耗进行分析,得出还原炉内硅棒生长过程中的能耗规律:炉内温度场与流场共同影响对流传热能耗,随着硅棒半径增大炉内对流传热能耗增大,硅棒半径影响炉内辐射传热能耗,随着硅棒半径增大炉内相对内环的硅棒辐射能耗先增后减,三环排布时硅棒半径为由30mm增长到50mm最后增至70mm时,硅棒辐射能耗由517832.38W先增到571554.94W,随后减小至517170.06W,而相对外环的硅棒能耗一直增大。提出针对硅棒环形排布的多晶硅还原炉降耗方案:选用布棒模型中相对环数较少的布棒方式来降低还原炉内对流传热与辐射传热能耗。（2）建立新型还原炉传热模型,其特点表现在“蜂巢状”的硅棒排布上,针对其建立了描述反应器内流场、温度场、电磁场的仿真模型,获得不同操作条件下还原炉内物理场规律:炉内温度随硅棒温度升高而升高,炉内辐射强度随壁面发射率的增大而减小。应用不同工艺参数进行还原炉能耗分析,获得其对还原炉内能耗的影响。最后耦合多物理场针对不同硅棒半径下能耗进行分析,得出新型还原炉内硅棒半径由30mm增至70mm时,还原炉总能耗由4053649.23W增至5831481.13W,并与环形还原炉进行比较分析,其总能耗较传环状4环排布节能11.86%。