化学气相沉积技术(CVD)是一种常见工艺,是通过气体间的化学反应制备新材料的过程,以满足某些新的性能。CVD技术也是石英玻璃生产、试验过程中所采用的重要方法之一。石英玻璃广泛应用于各行业,并且有着较为成熟的生产经验,但关于石英玻璃生产过程细节的描述及其三维数值模拟的资料较少。为了更好地指导石英玻璃的生产工艺,提高石英玻璃的质量、性能,减少原料的浪费,本文针对石英玻璃的生产过程,以立式CVD沉积炉为研究对象,对二氧化硅气相沉积过程进行了数值模拟。文中对石英玻璃坨体与沉积室内的流体区同时建模,建立了流-固耦合模型;考虑了重力加速度对流场的影响;将参与反应物质的物性处理为温度的非线性函数;采用商业软件中的用户自定义函数(UDF)将水蒸气的吸收系数编辑为温度和谱带的函数。数值模拟得出了温度场、压力场、速度场及相关组分的质量分数场等结果。在认为温度是影响石英玻璃性能的主要因素的前提下,基于数值模拟结果,针对模型参数、气量参数进行了定量计算,讨论了其对沉积炉及石英玻璃坨体内部温度场的影响。将数值模拟结果作为边界条件,采用编程与商业软件两种方法对石英玻璃内部的导热-辐射耦合换热进行了计算,并进行了对比。分析计算结果,有以下结论:沉积室内的温度较高,必须考虑辐射换热的影响,需要对参与性介质的辐射特性作较准确的预测;沉积面上的温度沿着半径方向呈现低-高-低的变化趋势,受气量、沉积面与气体入口间距离的影响较大;从横截面看,石英玻璃坨体内部的温度场呈现环状分布,计算过程中需要考虑半透明介质辐射换热的影响。