基于變網(wǎng)格技術(shù)的凝固組織模擬研究.pdf

1、針對均勻網(wǎng)格技術(shù)在采用元胞自動機(jī)（cellular automaton，CA）模型進(jìn)行凝固組織模擬過程中存在計算效率較低等問題，本文提出一種在固/液界面上劃分細(xì)網(wǎng)格、在其它部分采用粗網(wǎng)格的變網(wǎng)格方法，對CA模型進(jìn)行改進(jìn)，建立了耦合變網(wǎng)格技術(shù)的CA模型，并對二維、三維單枝晶及多枝晶的生長過程進(jìn)行模擬研究，同時分析探討不同過渡網(wǎng)格計算方法、變網(wǎng)格技術(shù)參數(shù)、模擬初始條件以及模擬的計算區(qū)域?qū)ψ兙W(wǎng)格技術(shù)模擬結(jié)果的影響。
　　 研究結(jié)果表明

2、，采用變網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行二維和三維枝晶組織的模擬是可行的，與均勻網(wǎng)格模擬結(jié)果相比，采用變網(wǎng)格技術(shù)在大部分計算條件下可保證一定的計算精度，并顯著提高模擬的計算效率，其中采用變網(wǎng)格技術(shù)的二維枝晶模擬效率提高約45-60％，而三維枝晶模擬效率提高約70-80％，效率提高的主要原因是采用變網(wǎng)格技術(shù)可大幅度減少計算固相分?jǐn)?shù)和溶質(zhì)擴(kuò)散的時間。
　　 不同的過渡網(wǎng)格計算方法對模擬結(jié)果的計算精度影響很小，計算精度由高到低依次是內(nèi)節(jié)點(diǎn)法、外節(jié)點(diǎn)法、內(nèi)

3、節(jié)點(diǎn)近似算法，但不同過渡網(wǎng)格計算方法引起的計算精度差異很小，在模擬過程中可以忽略其影響。變網(wǎng)格技術(shù)參數(shù)、模擬初始條件以及模擬的計算區(qū)域等模擬方法和條件對模擬結(jié)果的計算精度和效率有較大的影響。隨著界面過渡帶和粗網(wǎng)格系數(shù)的增加，網(wǎng)格細(xì)化區(qū)域擴(kuò)大，參與計算的細(xì)網(wǎng)格數(shù)量增多，模擬精度提高，但計算效率的提高幅度下降。隨著初始溫度過冷度的提高，溫度過冷對總過冷度計算精度的影響增大，模擬精度提高，但計算效率的提高幅度下降。隨著模擬的計算區(qū)域的增大，網(wǎng)