随着世界性的能源局势日趋紧张,绿色可再生的光伏新能源逐渐被人们重视。作为太阳能光伏产业核心的多晶硅工艺在整个光伏产业的发展中处非常关键的位置。对多晶硅工艺的研究与改良具有非常高的商业潜力以及工业价值。CFD很早就被引入到了多晶硅还原炉的模拟之中,但是受限于对内的传递与反应过程的理解不足,研究者大多对还原炉内部过程进行了非常多的简化。本文首先构建了多晶硅还原炉内反应过程的完整反应模型,然后通过一些二维的实验室规模的反应器模拟对新构建的反应模型进行了验证,最终将反应模型与三维的CFD模型结合,探究了工业级反应器的传递与反应特性。主要的研究成果如下:（1）本文首先构建了一个全新的反应模型。在热力学上,通过量子化学方法计算得到了更加准确可靠的气相组分热力学物性数据;在反应动力学上,对表面反应的架构进行了重整,在关键组分的解吸动力学上采用了实验测定的数据。结果表明,传统的反应模型会在进口TCS摩尔分数高于20%出现明显不合理的性能下降,新的反应模型修正了这个问题,且预测的沉积速率对操作压力的响应也要更加合理,能够实现工业级操作条件下的合理的沉积预测,这为CFD数值计算提供了理论基础。（2）基于CFD的方法,构建了四种不同类型的实验室规模的反应器的二维模型。模拟结果表明,从理想腔室内的薄膜生长情况来看,新机理、传统反应机理以及实验测量值之间的差距不大,偏差最大不超过20%。基于Habuka沉积实验,在进口TCS分数小于3%时,新机理与传统机理模型是完全一致的,但是随着进口TCS浓度升高,传统机理与实验之间的偏差不断变大;在TCS摩尔分数5%下,新的机理与实验值的偏差在1%以内,而传统机理的偏差在10.1%。基于Angermeier实验新机理预测的沉积总包反应的起活温度在1100 K～1325 K,与实验一致,而传统机理的起活温度在1275 K～1400 K;新的机理也成功捕捉到了1425 K以上时出现的沉积速率下降的趋势。基于Habuka侵蚀实验,传统机理预测的腐蚀速率非常低,接近0,而新的机理模型预测的侵蚀速率与实验值的偏差在5%以内,且侵蚀的总包反应是关于氯化氢的一阶反应;通过模拟获得的尾气数据可知,四氯化硅是尾气中最主要的组分,这个结论与文献中的热力学分析结果以及Habuka给出的尾气质谱图显示的结果是一致的。（3）构建了工业级操作条件下的单根硅棒三维CFD模型。模拟结果表明:还原炉顶部空间由浮力控制,底部空间由进口气对流控制,沉积规律相差大。当硅棒表面温度较低时,沉积整体由氯元素解吸控制;温度较高时,主要由氯硅烷的吸附控制;吸附控制与解吸控制的转换会在1323 K～1373 K温度范围内完成。在表面温度小于1323 K时,进口气主体流动控制的区域沉积速率普遍比较低,表面温度高于1373 K时正好相反。过高的硅氢比对沉积不利,会使得沉积的一次转化率降低。综合沉积速率以及均匀性考虑,在6 atm下,最佳的操作条件为表面温度1373 K、进口TCS气体流量550 kg/h左右（等效进口气速60～70 m/s）、进口TCS摩尔分数30%。本文对还原炉工艺的研究,为未来还原炉的仿真模拟与优化提供了一个可行的技术路线,反应模型的提出对深入理解还原工艺的内部特征提供了理论基础,同时在末尾也给出了未来可行的研发路线,具有较高的工业参考价值。