强制对流作用下溶质枝晶生长的CA-LBM模拟

摘要：

应用一个二维的元胞自动机(cellular automata, CA)-格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method, LBM) 耦合模型,对合金等温凝固过程中溶质枝晶在强制对流作用下的生长规律进行了模拟研究.该耦合模型采用CA方法模拟枝晶生长,同时采用基于分子动理论的LBM模拟枝晶生长过程中的流场和浓度场.应用该模型模拟分析了过冷度和成分等因素对Al-Cu合金在纯扩散和对流作用下单枝晶的生长规律的影响.结果表明,在纯扩散条件下,模拟的枝晶稳态生长尖端速度、半径、Peclet数和过冷度的关系与Lipton-Glicksman-Kurz (LGK)模型的预测结果吻合良好.对流作用下枝晶的生长形貌呈现出了不对称性,枝晶的生长在上游方向得到促进,而在下游方向受到抑制.合金成分和初始过冷度等因素会对枝晶形貌和生长动力学产生影响.

关键词：数值模拟、枝晶生长、流场、浓度场、格子玻尔兹曼方法、元胞自动机

所属期刊栏目：39

分类号：TG111.4(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金资助项目50671025;江苏省自然科学基金资助项目BK2006105;教育部博士点基金资助项目20070286021

在线出版日期：2009-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：255-261