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凝固微观组织相场法模拟

贾伟建  
【摘要】:本文在参考国内外涉及相场理论的文献基础上,对纯物质进行了基于熵函数相场模型推导工作;该模型考虑了界面的各向异性并在相场方程中引入了产生侧向分枝的扰动项。同时在本文中对所采用的合金的相场模型温度场控制方程进行了部分修正。然后基于有限差分均匀网格剖分技术利用相场模型进行了纯物质和二元单相合金过冷熔体中枝晶生长的微观组织数值模拟。 为了了解相场模型中各种参数对于枝晶生长形貌的影响,研究了模型中过冷度,各向异性系数等参数对枝晶形貌的影响。结果表明模型中参数的确定在相场法模拟凝固微观组织的应用中具有非常重要的意义。 在相场法凝固微观组织模拟的应用中,程序的计算量大和计算时间长严重限制了凝固微观组织数值模拟的应用。本文中采用一个随温度场变化而逐步放大的区域来进行运算,结果证明对提高相场法模拟的效率有着显著的效果。


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