用相場方法模擬純金屬的枝晶生長.pdf

1、模擬枝晶形貌的演變有利于對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目前模擬采用的方法主要有：熱焓法、元胞自動機法、蒙特卡羅法、前沿跟蹤法和相場法。其中，相場方法不需要跟蹤固/液界面，因此在模擬枝晶生長方面有獨特的優(yōu)勢。
　　 本文基于二維Wheeler相場模型，采用均勻網(wǎng)格的有限差分方法離散方程進行計算，并利用Matlab軟件實現(xiàn)了程序的編制和模擬結(jié)果的可視化，計算了純金屬枝晶凝固尖端生長速度、尖端半徑和固相分數(shù)等凝

2、固參數(shù)，對無擾動和有擾動作用下的純金屬枝晶生長過程的枝晶形貌和溫度場分布進行了數(shù)值模擬。
　　 在無擾動的情況下，選取不同空間步長、各向異性系數(shù)、過冷度及耦合系數(shù)等參數(shù)的模擬結(jié)果表明：空間步長對計算精度和計算效率均有重要的影響，無量綱空間步長取0.01時可得到計算結(jié)果比較精確的枝晶形貌；各向異性系數(shù)和耦合系數(shù)過大時，枝晶界面不連續(xù)而出現(xiàn)棱角；過冷度較大時，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