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基于MeshTV界面重构算法的二元合金自由枝晶生长元胞自动机模型

魏雷 林鑫 王猛 黄卫东

基于MeshTV界面重构算法的二元合金自由枝晶生长元胞自动机模型

魏雷, 林鑫, 王猛, 黄卫东
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  • 本文基于MeshTV界面重构算法, 发展了二元合金凝固自由枝晶生长的元胞自动机 (cellular automaton, CA) 模型. 通过采用MeshTV界面重构算法, 在细化的界面元胞内重构出了固液界面的位置. 在此基础上, 发展了一种同时适合描述纯物质与合金凝固界面生长的动力学模型. 与非界面重构的CA模型相比, 本文所发展的模型可以在较大的网格尺寸下实现模型的收敛, 同时网格各向异性不明显, 且能够反映界面能各向异性参数 对自由枝晶生长的影响. 在 =0.02时, 通过与描述自由枝晶生长的LGK理论模型相比较, 发现计算的枝晶尖端速度与LGK理论模型的预测符合较好, 而计算的枝晶尖端半径比LGK理论预测值大于约20%.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50771083 和50901061), 国家重点基础研究发展计划(973)(批准号: 2011CB610402), 高等学校学科创新引智计划(批准号: 08040)和 西北工业大学凝固技术国家重点实验室基金 (批准号: 02-TZ-2008)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-01
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

基于MeshTV界面重构算法的二元合金自由枝晶生长元胞自动机模型

  • 1. 西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 西安 710072
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50771083 和50901061), 国家重点基础研究发展计划(973)(批准号: 2011CB610402), 高等学校学科创新引智计划(批准号: 08040)和 西北工业大学凝固技术国家重点实验室基金 (批准号: 02-TZ-2008)资助的课题.

摘要: 本文基于MeshTV界面重构算法, 发展了二元合金凝固自由枝晶生长的元胞自动机 (cellular automaton, CA) 模型. 通过采用MeshTV界面重构算法, 在细化的界面元胞内重构出了固液界面的位置. 在此基础上, 发展了一种同时适合描述纯物质与合金凝固界面生长的动力学模型. 与非界面重构的CA模型相比, 本文所发展的模型可以在较大的网格尺寸下实现模型的收敛, 同时网格各向异性不明显, 且能够反映界面能各向异性参数 对自由枝晶生长的影响. 在 =0.02时, 通过与描述自由枝晶生长的LGK理论模型相比较, 发现计算的枝晶尖端速度与LGK理论模型的预测符合较好, 而计算的枝晶尖端半径比LGK理论预测值大于约20%.

English Abstract

参考文献 (31)

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