对流作用下枝晶生长行为的数值模拟

作     者：朱鸣芳 戴挺 李成允 洪俊杓 

作者机构：东南大学材料系南京210096 韩国延世大学冶金系汉城120749 

出 版 物：《中国科学（E辑）》 (Science in China(Series E))

年 卷 期：2005年第35卷第7期

页      面：673-688页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:50371015和50471030) 教育部留学回国人员科研启动基金资助项目 

主　　题：生长行为 数值模拟 对流作用 cellular SIMPLE算法 模拟研究 质量传输 传输模型 元胞自动机 溶质再分配 耦合模型 CA技术 数值求解 枝晶生长 成分过冷 凝固过程 生长方向 模拟结果 生长规律 流体作用 流动方向 质量分数 

摘      要：应用一个二维的改进元胞自动机(modifiedcellularautomaton,MCA)-传输耦合模型,对流场作用下枝晶的非对称生长行为进行了模拟研究.模型采用MCA技术模拟枝晶的生长,同时采用一个传输模型对流场和由对流和扩散所控制的质量传输进行数值求解.MCA考虑了热过冷、成分过冷和曲率过冷对枝晶生长的作用,也考虑了枝晶的择优生长方向和凝固过程中的溶质再分配.在传输模型中,采用SIMPLE算法求解动量和质量传输的控制方程.应用该模型模拟研究了Al-3%Cu(质量分数)合金中单枝晶和多枝晶在不同流动方向的流体作用下的生长规律.模拟结果表明,金属液对流对枝晶的生长形貌产生重要的影响.