對(duì)流作用下枝晶生長(zhǎng)規(guī)律的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，凝固過(guò)程的微觀數(shù)值模擬已成為當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)數(shù)值模擬，人們可以優(yōu)化鑄造工藝，提高鑄件質(zhì)量，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文針對(duì)鑄造過(guò)程數(shù)值模擬的重要組成部分-凝固過(guò)程中有對(duì)流作用下顯微組織的演變開(kāi)展模擬研究，完成的主要工作如下： 本文首先基于原有的單松弛Lattice Boltzmann方法(LBM)計(jì)算流場(chǎng)的程序，修正了邊界條件，使之適用于能耦合晶體生長(zhǎng)的流場(chǎng)數(shù)值模擬。隨后開(kāi)發(fā)了單松弛L

2、BM計(jì)算濃度場(chǎng)的程序，并將其與計(jì)算流場(chǎng)的LBM程序相耦合。在此基礎(chǔ)上將計(jì)算流場(chǎng)和濃度場(chǎng)的LBM與模擬枝晶生長(zhǎng)的cellularautomaton模型相耦合，建立了適用于在對(duì)流作用下合金凝固過(guò)程中枝晶生長(zhǎng)模擬的CA-LBM耦合模型和程序。 應(yīng)用耦合的CA-LBM程序?qū)l-Cu合金在純擴(kuò)散和存在對(duì)流條件下的單枝晶和多枝晶的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了模擬研究，分析了流場(chǎng)強(qiáng)度和合金成分對(duì)枝晶形貌的影響。結(jié)果表明，新發(fā)展的CA-LBM耦合模型可成功

3、地對(duì)純擴(kuò)散和存在對(duì)流條件下的不同擇優(yōu)取向的單枝晶和多枝晶的形貌演變過(guò)程進(jìn)行模擬。在純擴(kuò)散條件下，枝晶呈對(duì)稱生長(zhǎng)。存在對(duì)流時(shí)，枝晶的生長(zhǎng)在上游方向得到促進(jìn)，而在下游方向受到抑制，形成了非對(duì)稱的枝晶生長(zhǎng)形貌。隨流場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)，上游方向的枝晶長(zhǎng)得更加粗壯，而下游方向枝晶的生長(zhǎng)受到了更強(qiáng)烈地抑制。隨溶質(zhì)成分增加，促進(jìn)了二次枝晶臂的生長(zhǎng)。為了進(jìn)一步定量研究流動(dòng)對(duì)枝晶生長(zhǎng)的影響，我們將有、無(wú)對(duì)流情況下枝晶尖端的濃度和生長(zhǎng)速度隨時(shí)間的變化進(jìn)行了測(cè)定和對(duì)