Simulação do fluxo reacional de um reator de filamento quente através da simulação direta de Monte Carlo

• Main Author: Edson Fernando Fumachi
• Other Authors: Maurício Ribeiro Baldan
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2011
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/01.13.19.15

Neste trabalho foi desenvolvido um modelo computacional para simular o ambiente gasoso presente em um reator de filamento quente na obtenção de filmes de diamante através da deposição química à partir da fase gasosa. Foram estudados alguns mecanismos de crescimento aceitos pela comunidade científica e alguns modelos matemáticos de interação das espécies químicas bem como suas propriedades termodinâmicas. O modelo desenvolvido foi baseado na técnica DSMC que utiliza a distribuição de Maxwell-Boltzmann para a velocidade das partículas. Esse método é amplamente utilizado tanto na comunidade científica quanto na indústria com os propósitos mais variados. O modelo desenvolvido foi comparado com um expressivo trabalho da literatura e com resultados simulados através do pacote computacional CHEMKIN. Simulações adicionais foram realizadas a fim de verificarmos o comportamento do DSMCode quando submetidos à variações dos parâmetros de simulação. Os resultados obtidos estão em excelente concordância com os resultados experimentais e simulados por outros métodos creditando ao DSMCode uma ferramenta poderosa na simulação de um ambiente típico de reatores de filamento quente durante a produção de diamantes do tipo microcristalino. === In this work a computer model was developed to simulate the gaseous environment present in a hot filament reactor to obtain diamond films by chemical vapor deposition method. Some growth mechanisms were studied supported by the seientific community as well as some mathematical models of interaction of chemical species, associated to their thermodynamic properties. The model was based on DSMC technique that uses the Maxwell-Boltzmann distribution for the particle velocity. This method is widely used in both the scientific community and industry with the most varied purposes. The model was compared with a significant work of literature and with simulated results by CHEMKIN computer software. Additional simulations were conducted to verify the behavior of DSMCode for different simulation parameters. The results are in excellent agreement with the experimental and simulated data. DSMCode should to be a powerful tool to simulate a typical Hot Filament Chemical Vapor Deposition reactor for the production of microcrystalline diamond.