Czochralski法是最为常用的熔体制备方法,被广泛应用于人工晶体的制备。在晶体制备的过程中,若在微重力条件下,由于重力较小可忽略不计,此时熔体在表面张力的驱动下产生流动,其会对晶体的生长质量产生较大的影响。当温度梯度垂直或平行于自由界面时会导致熔体形成不同结构的流动形态,分别称为Marangoni对流和热毛细对流。当前,已有的研究大多集中于考虑单一外力因素对流动的影响,而对于两个方向温度梯度耦合作用下形成的Marangoni-热毛细对流的研究较少。在提拉法制备晶体的实际工业过程中,熔体对流运动会导致晶体材料的生长不均匀,而在外加磁场下,熔体对流运动则会受到明显削弱,进而可以大幅度提高晶体生长质量。因此,本课题结合Cz法实际制备过程,对双向温度梯度耦合作用下的熔体流动进行了模拟研究。探讨了不同磁场强度、液池深度和重力等多种因素对熔体流动的影响规律和作用机制,所得的结果完善了外加磁场对双向温度梯度下熔体热对流的研究,进一步丰富了热对流的研究成果,为工业上硅晶体材料的制备提供重要的理论依据和实践指导。本课题主要研究方法和内容如下:首先,研究了在Cz浅液池内轴向磁场分别对水平温度梯度占主导作用和底部热流密度占主导作用的稳态流动的影响,发现轴向磁场对两种稳态流动均有一定的抑制效果。随着Ha数不断加大,熔体自由表面温度波动幅值不断减小,而R-Z截面熔体流动结构和自由表面等温线分布变化则相对较小。然后,分析了轴向磁场对水平温度梯度和底部热流密度分别占主导作用的非稳态流动的作用规律。随着Ha数不断加大,熔体流动将由三维非稳态流动转变为三维稳态流动。但在不同温度梯度占主导的非稳态流动中,随着Ha数不断加大,流动会呈现出不同的流型转变过程。其次,通过线性拟合,分别得到了不同轴向磁场强度下流动由三维稳态转变为三维非稳态的临界水平温差Ma_cri和临界底部热流密度Q_cri。随着Ha数不断加大,临界值将不断增大,有利于提高硅熔体的流动稳定性。最后,研究了液池深度、重力和轴向磁场对Cz深液池内Marangoni-热毛细-浮力对流的影响。在常重力下,浮力对熔体热对流具有促进作用,熔体流动强度明显增加。若再施加磁场,熔体流动将受到表面张力、重力和洛伦兹力的共同影响,磁场对熔体流动具有抑制效果但并不显著,这是由于此时表面张力和浮力占主导作用,其对熔体流动具有促进作用,因此熔体对流运动仍保持为三维非稳态。