Czochralski法是从熔体中生长晶体材料的一种主要方法,在用这种方法生长晶体的过程中,熔体内由浮力和表面张力梯度驱动的热对流现象以及挥发性成分的挥发会对晶体的品质产生很不利的影响。为了解决这些问题,人们提出了液封Czochralski晶体生长方法(LEC法),然而,该方法中存在的双层流体的热对流现象比单层流体的更加复杂多变。为提高晶体的质量,必须深入地认识双层流体的热对流现象,并对其进行更好地控制。本文采用匹配渐近展开法研究了水平温度梯度作用下环形浅液池内双层流体的稳态热对流过程,将流体的流动区域分为远离内外壁面的中心区域和靠近内外壁面的两个边壁区域,在不同的液池顶部边界条件(自由表面或固壁)和加热方式(外壁加热或内壁加热)下,获得了中心区域两层流体内纯热毛细对流以及热毛细-浮力对流的渐近解,得到了主流区温度场和速度场的表达式。为了检验所得渐近解的正确性和适用区域,将渐近解同矩形液池内双层流体热对流的分析解进行了比较,并同数值模拟的结果进行了对比。同时,分析了毛细雷诺数、液池的曲率、深宽比以及两层流体的厚度比等对渐近解的影响规律,确定了各种情况下所得渐近解的适用区域。研究表明,当环形液池的内径趋于无穷大时,环形液池可近似为矩形池,此时,所得热毛细对流的渐近解同矩形液池内双层流体热毛细对流的分析解相同,说明所得渐近解是合理的;在不同的结构参数和物性参数下,渐近解同数值模拟的结果在液池的中心区域都吻合的很好,只在紧靠壁面的区域有一定偏差,进一步证明了渐近解的正确性;通过分析二者的相对偏差可知,所得渐近解在离开内外壁面的绝大部分区域都是适用的。随着毛细雷诺数、深宽比和两层流体的厚度比的增大,渐近解的精度会降低,适用区域会减小,而液池的曲率对渐近解的影响不大。