第313章 手搓公式馴服亂流，專家當場看呆
整整一夜，石墨坩堝里的銀白熔體都沿著邊緣打旋。
姜明把旋渦的變化規律又測了三輪，每一輪都換不同的功率檔位，記錄下對應的旋渦直徑、轉向變化和波動頻率。
爐子能把矽料穩定熔化了，這個結果本該讓人鬆口氣，但新的麻煩也跟著浮出了水面，射頻場直接作用於導電熔體，洛倫茲力推動液體流動，稍有失控，固液界面就會被攪成亂紋。
天快亮的時候，姜明把功率旋鈕退回原位，在記錄本上寫完最後一組數據。
「先別拉晶，保存當前狀態，把線圈電流和熔體溫度重新記一遍。」
他交代完大劉，又讓周承安把紙帶和功率表讀數分開編號，任何一項數據都不能只留在個人記憶里。
消息傳到物理所時，王守武剛把假條遞到辦公室，聽完電報內容，他收回手裡的鋼筆，把原定休假安排推到一邊，連夜召集材料、器件和結晶學方面的核心人員趕往第三電子廠。
厂部幾名原本持保守態度的幹部也聞訊趕到試驗車間，他們此前對用報廢高頻電源改爐子的辦法頗有意見，擔心設備出了故障會拖累生產，看到坩堝在短時間內從冷態升到白熱，態度很快變了。
「這個升溫速度要是能穩住，廠里的舊爐子都該照著改。」
有人站在門口看著射頻線圈，已經開始盤算推廣方案，姜明聽見了也沒接話，只讓大劉把記錄台往後挪，給新一輪測試騰出位置。
天快亮時，王守武一行人頂著寒風進了廠門，車上帶來的資料還沒來得及拆封，老孫已經端著兩大盆熱氣騰騰的疙瘩湯從食堂趕過來，湯盆邊沿沾著麵粉和蔥花。
「先吃，誰也別站著客套，湯涼了胃裡受罪。」
老孫把碗一個個擺到試驗台旁邊，王守武端起碗喝了兩口，目光仍落在石英管里翻動的熔體上，其他人也顧不上找桌子，站在爐邊呼嚕喝湯，手裡捧著熱碗，肩膀總算鬆了些。
姜明把記錄本攤在爐旁，等王守武喝完半碗，才指著石英窗里的液面開口。
「電阻爐的熱量靠輻射和傳導進入矽料，熔體只承受溫度梯度，射頻爐里線圈產生的交變磁場會在坩堝和熔體內部感應出渦流，渦流與磁場相互作用，洛倫茲力便直接推著液體移動。」
王守武放下碗，順著他的手指看向那道旋渦，老孫和方旭東也圍了過來，爐膛里的白光照在每個人的臉上，沒人再把它當成普通的溫度波動。
「這種流動要是一直亂下去，彎月面撐不住，固液界面也會被打碎。」
結晶學組的老專家把碗放到腳邊，拿起放大鏡觀察石英窗里的液面，他在意的是晶格能不能沿著籽晶繼續排列，熔體內部的回流一旦反覆撞擊結晶前沿，單晶生長就會被迫中斷。
「現在的旋渦確實過亂，靠退功率只能減輕流速，控制不了流向。」
姜明把粉筆夾在手指間，抬頭看了一眼線圈和坩堝的相對位置，腦中浮出馮·卡門講過的邊界層回流模型，隨後又把視線落回高頻電源的頻率和線圈間距，兩個原本分屬不同領域的模型在他的計算里接上了。
他轉身走到黑板前，先寫下電磁透入深度δ，再寫下熔體運動黏度ν、旋轉角速度ω和線圈間距h，粉筆尖在黑板上連續落下，最後列出三組無量綱參數。
「Π1等於δ除以h，Π2等於ωh平方除以ν，Π3等於σB平方h平方除以ρν。」
周承安端著記錄板靠近黑板，王守武也拿出鋼筆抄寫，姜明沒有停筆，又在旁邊畫出線圈磁場的橫截面分布。
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「Π1決定磁場能進入熔體多深，Π2反映黏性擴散能不能追上旋轉變化，Π3代表電磁力相對黏性阻力的強弱，三個參數同時落在穩定區間，流動就會從局部亂渦轉成整體環流。」
結晶學專家盯著那幾條曲線，手裡的放大鏡慢慢垂了下去，姜明把外圈線圈畫成疏密不同的幾段，繼續解釋線圈間距改變之後，磁場梯度會隨空間重新分布，受力最大的區域也會從結晶前沿移開。
「把外圈間距拉開，減弱中心向上的衝擊，保留沿坩堝周向的回流，洛倫茲力還在，亂渦會被整理成一條能預測的環流。」
他寫完最後一筆，黑板上已經布滿參數、箭頭和邊界條件，王守武手裡的空碗還懸在胸前，盯著推導看了好一陣，連碗沿碰到胸口都沒察覺。
吳漢章伸手把碗接過去，免得王守武失手摔在地上。
「王先生，碗給我，您接著看，別讓好不容易熬出來的湯也參加試驗。」
王守武像剛聽見這句話，低頭看了眼空碗，抬手拍了拍吳漢章的胳膊，臉上的疲憊終於壓不住了。
「這條路能走，姜明，你把邊界條件補全，今天就拉一根籽晶出來。」
姜明點頭，帶著大劉重新調整線圈，外圈銅管向外移開，內圈匝距保持原樣，電源頻率和冷卻水流量暫時不動，所有改動都按順序記錄在參數表上。
功率再次升起後，熔體表面的旋渦變得規整，液面仍在運動，卻開始圍繞中心形成穩定回流，原本左右亂跳的波紋逐漸收束，結晶學專家貼近觀察窗，終於看清了液面中央那塊穩定區域。
籽晶觸及熔體，液面向外推開一圈細小的波紋，隨後沿著新的環流方向重新合攏，彎月面保持住了，提拉杆開始以設定速度旋轉上升。
車間外的供電線路正處於用電高峰，城北調度室里，值班員看著負荷曲線發愁，幾條生產線同時啟動讓電網電壓出現了周期性擺動，他只能調整供電分配，完全不知道遠處某台絕密設備的輸出功率正跟著那條曲線輕輕起伏。
爐內功率表的指針出現擺動，結晶面也跟著閃爍，原本平整的彎月面被拉出幾道細密的亮紋，大劉握住微調旋鈕，手指已經搭在刻度盤邊緣。
姜明伸手按住他的手背，視線仍停在控制櫃的反饋燈上。
「先別碰旋鈕，讓迴路自己消化擾動。」
大劉看了他一眼，手上仍保持著準備調節的姿勢，姜明把另一張供電波形紙帶抽出來，指給他看電壓變化和熔體溫度變化之間的時間差。
「PID負責把當前誤差壓回去，前饋支路提前讀取電壓變化，變增益網絡再根據溫度變化速度調整修正量，人工調節會比擾動慢，手一動，結晶面反而會多挨一次衝擊。」
這套控制網絡在電阻爐時代已經經過多輪驗證，姜明只是把原來的溫度反饋接入射頻功率環，又給電網波動增加了前饋通道，原本需要人工盯守的變化被拆成了幾條電子迴路，分別處理之後再合併輸出。
大劉鬆開旋鈕，仍有些擔心地盯著液面，王守武也沒催促姜明，所有人都在等這套舊網絡能不能適應射頻電源的快速響應。
姜明把旋渦的變化規律又測了三輪，每一輪都換不同的功率檔位，記錄下對應的旋渦直徑、轉向變化和波動頻率。
爐子能把矽料穩定熔化了，這個結果本該讓人鬆口氣，但新的麻煩也跟著浮出了水面，射頻場直接作用於導電熔體，洛倫茲力推動液體流動，稍有失控，固液界面就會被攪成亂紋。
天快亮的時候，姜明把功率旋鈕退回原位，在記錄本上寫完最後一組數據。
「先別拉晶，保存當前狀態，把線圈電流和熔體溫度重新記一遍。」
他交代完大劉，又讓周承安把紙帶和功率表讀數分開編號，任何一項數據都不能只留在個人記憶里。
消息傳到物理所時，王守武剛把假條遞到辦公室，聽完電報內容，他收回手裡的鋼筆，把原定休假安排推到一邊，連夜召集材料、器件和結晶學方面的核心人員趕往第三電子廠。
厂部幾名原本持保守態度的幹部也聞訊趕到試驗車間，他們此前對用報廢高頻電源改爐子的辦法頗有意見，擔心設備出了故障會拖累生產，看到坩堝在短時間內從冷態升到白熱，態度很快變了。
「這個升溫速度要是能穩住，廠里的舊爐子都該照著改。」
有人站在門口看著射頻線圈，已經開始盤算推廣方案，姜明聽見了也沒接話，只讓大劉把記錄台往後挪，給新一輪測試騰出位置。
天快亮時，王守武一行人頂著寒風進了廠門，車上帶來的資料還沒來得及拆封，老孫已經端著兩大盆熱氣騰騰的疙瘩湯從食堂趕過來，湯盆邊沿沾著麵粉和蔥花。
「先吃，誰也別站著客套，湯涼了胃裡受罪。」
老孫把碗一個個擺到試驗台旁邊，王守武端起碗喝了兩口，目光仍落在石英管里翻動的熔體上，其他人也顧不上找桌子，站在爐邊呼嚕喝湯，手裡捧著熱碗，肩膀總算鬆了些。
姜明把記錄本攤在爐旁，等王守武喝完半碗，才指著石英窗里的液面開口。
「電阻爐的熱量靠輻射和傳導進入矽料，熔體只承受溫度梯度，射頻爐里線圈產生的交變磁場會在坩堝和熔體內部感應出渦流，渦流與磁場相互作用，洛倫茲力便直接推著液體移動。」
王守武放下碗，順著他的手指看向那道旋渦，老孫和方旭東也圍了過來，爐膛里的白光照在每個人的臉上，沒人再把它當成普通的溫度波動。
「這種流動要是一直亂下去，彎月面撐不住，固液界面也會被打碎。」
結晶學組的老專家把碗放到腳邊，拿起放大鏡觀察石英窗里的液面，他在意的是晶格能不能沿著籽晶繼續排列，熔體內部的回流一旦反覆撞擊結晶前沿，單晶生長就會被迫中斷。
「現在的旋渦確實過亂，靠退功率只能減輕流速，控制不了流向。」
姜明把粉筆夾在手指間，抬頭看了一眼線圈和坩堝的相對位置，腦中浮出馮·卡門講過的邊界層回流模型，隨後又把視線落回高頻電源的頻率和線圈間距，兩個原本分屬不同領域的模型在他的計算里接上了。
他轉身走到黑板前，先寫下電磁透入深度δ，再寫下熔體運動黏度ν、旋轉角速度ω和線圈間距h，粉筆尖在黑板上連續落下，最後列出三組無量綱參數。
「Π1等於δ除以h，Π2等於ωh平方除以ν，Π3等於σB平方h平方除以ρν。」
周承安端著記錄板靠近黑板，王守武也拿出鋼筆抄寫，姜明沒有停筆，又在旁邊畫出線圈磁場的橫截面分布。
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結晶學專家盯著那幾條曲線，手裡的放大鏡慢慢垂了下去，姜明把外圈線圈畫成疏密不同的幾段，繼續解釋線圈間距改變之後，磁場梯度會隨空間重新分布，受力最大的區域也會從結晶前沿移開。
「把外圈間距拉開，減弱中心向上的衝擊，保留沿坩堝周向的回流，洛倫茲力還在，亂渦會被整理成一條能預測的環流。」
他寫完最後一筆，黑板上已經布滿參數、箭頭和邊界條件，王守武手裡的空碗還懸在胸前，盯著推導看了好一陣，連碗沿碰到胸口都沒察覺。
吳漢章伸手把碗接過去，免得王守武失手摔在地上。
「王先生，碗給我，您接著看，別讓好不容易熬出來的湯也參加試驗。」
王守武像剛聽見這句話，低頭看了眼空碗，抬手拍了拍吳漢章的胳膊，臉上的疲憊終於壓不住了。
「這條路能走，姜明，你把邊界條件補全，今天就拉一根籽晶出來。」
姜明點頭，帶著大劉重新調整線圈，外圈銅管向外移開，內圈匝距保持原樣，電源頻率和冷卻水流量暫時不動，所有改動都按順序記錄在參數表上。
功率再次升起後，熔體表面的旋渦變得規整，液面仍在運動，卻開始圍繞中心形成穩定回流，原本左右亂跳的波紋逐漸收束，結晶學專家貼近觀察窗，終於看清了液面中央那塊穩定區域。
籽晶觸及熔體，液面向外推開一圈細小的波紋，隨後沿著新的環流方向重新合攏，彎月面保持住了，提拉杆開始以設定速度旋轉上升。
車間外的供電線路正處於用電高峰，城北調度室里，值班員看著負荷曲線發愁，幾條生產線同時啟動讓電網電壓出現了周期性擺動，他只能調整供電分配，完全不知道遠處某台絕密設備的輸出功率正跟著那條曲線輕輕起伏。
爐內功率表的指針出現擺動，結晶面也跟著閃爍，原本平整的彎月面被拉出幾道細密的亮紋，大劉握住微調旋鈕，手指已經搭在刻度盤邊緣。
姜明伸手按住他的手背，視線仍停在控制櫃的反饋燈上。
「先別碰旋鈕，讓迴路自己消化擾動。」
大劉看了他一眼，手上仍保持著準備調節的姿勢，姜明把另一張供電波形紙帶抽出來，指給他看電壓變化和熔體溫度變化之間的時間差。
「PID負責把當前誤差壓回去，前饋支路提前讀取電壓變化，變增益網絡再根據溫度變化速度調整修正量，人工調節會比擾動慢，手一動，結晶面反而會多挨一次衝擊。」
這套控制網絡在電阻爐時代已經經過多輪驗證，姜明只是把原來的溫度反饋接入射頻功率環，又給電網波動增加了前饋通道，原本需要人工盯守的變化被拆成了幾條電子迴路，分別處理之後再合併輸出。
大劉鬆開旋鈕，仍有些擔心地盯著液面，王守武也沒催促姜明，所有人都在等這套舊網絡能不能適應射頻電源的快速響應。