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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

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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

Cellular automaton model with MeshTV interface reconstruction technique for alloy dendrite growth

Wei Lei, Lin Xin, Wang Meng, Huang Wei-Dong
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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%.
    In this paper, cellular automata (CA) model for free dendritic growth of alloy is presented, in which the interface cell is refined by MeshTV interface reconstruction algorithm. In the present CA model, the growth kinetic for both pure material and alloy is used. The effect of interfacial energy anisotropy parameter is validated in the CA model. The dendrite tip growth velocity and tip radius are compared with those of the LGK theoretical model, when =0.02.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50771083 and 50901061), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CB610402), the Programme of Introducing Talents of Discipline to Universities (Grant No. 08040), and the fund of the State Key Laboratory of Solidification Processing in NWPU (Grant No. 02-TZ-2008).
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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

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