用相場(chǎng)方法模擬純金屬的枝晶生長(zhǎng).pdf

1、模擬枝晶形貌的演變有利于對(duì)凝固組織更深層次的理解和控制，非平衡體系中的枝晶生長(zhǎng)目前模擬采用的方法主要有：熱焓法、元胞自動(dòng)機(jī)法、蒙特卡羅法、前沿跟蹤法和相場(chǎng)法。其中，相場(chǎng)方法不需要跟蹤固/液界面，因此在模擬枝晶生長(zhǎng)方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
　　 本文基于二維Wheeler相場(chǎng)模型，采用均勻網(wǎng)格的有限差分方法離散方程進(jìn)行計(jì)算，并利用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)了程序的編制和模擬結(jié)果的可視化，計(jì)算了純金屬枝晶凝固尖端生長(zhǎng)速度、尖端半徑和固相分?jǐn)?shù)等凝

2、固參數(shù)，對(duì)無(wú)擾動(dòng)和有擾動(dòng)作用下的純金屬枝晶生長(zhǎng)過(guò)程的枝晶形貌和溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　 在無(wú)擾動(dòng)的情況下，選取不同空間步長(zhǎng)、各向異性系數(shù)、過(guò)冷度及耦合系數(shù)等參數(shù)的模擬結(jié)果表明：空間步長(zhǎng)對(duì)計(jì)算精度和計(jì)算效率均有重要的影響，無(wú)量綱空間步長(zhǎng)取0.01時(shí)可得到計(jì)算結(jié)果比較精確的枝晶形貌；各向異性系數(shù)和耦合系數(shù)過(guò)大時(shí)，枝晶界面不連續(xù)而出現(xiàn)棱角；過(guò)冷度較大時(shí)，界面容易生成側(cè)枝。
　　 在合理選擇以上關(guān)鍵參數(shù)的基礎(chǔ)上，模擬了耦