基于lbm算法的强迫对流合金枝晶生长相场法模拟

《基于lbm算法的强迫对流合金枝晶生长相场法模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第４０卷第２期兰州理工大学学报Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．２２０１４年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ．２０１４文章编号：１６７３－５１９６（２０１４）０２－００１８－０５基于ＬＢＭ算法的强迫对流合金枝晶生长相场法模拟王智平１，２，王喜君１，冯力１，朱昶胜１，３，路阳１（１．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，甘肃兰州７３００５０；２．兰州理工大学甘肃省有色金属及复合材料工程研究中心，甘肃兰州７３００５０；３．兰州理工大学ＣＡＤ中心，甘肃兰州７３００５０）摘要：将二元合金枝晶生长的相场模型与模拟流场的ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ（ＬＢＭ

2、）模型相藕合，建立模拟在强迫对流状态下枝晶生长的二维相场－ＬＢＭ模型（ＰＦ－ＬＢＭ），模拟Ａｌ－４．５％Ｃｕ（质量分数）二元合金在强迫对流环境下凝固过程中枝晶生长，实现过冷熔体流动场与相场耦合．结果表明：计算流场的ＬＢＭ算法对树枝晶生长模拟效率高，数值稳定性好．在纯溶质扩散时，枝晶周围的溶质分布均匀，各方向枝晶尖端生长速度一样，枝晶的生长形貌呈现对称．有强迫对流情况时，熔体的流动改变了枝晶周围的溶质分布，上游的溶质被冲刷到下游，致使上游成分过冷度大，下游成分过冷度小，枝晶的尖端生长在迎游方向的速度大于纯扩散时的速度，而在下游方向枝晶生长受到抑制，形成与纯溶质扩散时不一样的非对称的枝晶生长形貌

3、．关键词：相场；枝晶生长；ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ方法中图分类号：ＴＧ２４８；ＴＧ２４４文献标识码：ＡＰｈａｓｅ－ｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｌｌｏｙｄｅｎｄｒｉｔｉｃｇｒｏｗｔｈｂａｓｅｄｏｎＬＢＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｆｏｒｃｅｆｌｏｗ１，２，ＷＡＮＧＸｉ－ｊｕｎ１，ＦＥＮＧＬｉ１，ＺＨＵＣｈａｎｇ－ｓｈｅｎｇ１，３，ＬＵＹａｎｇ１ＷＡＮＧＺｈｉ－ｐｉｎｇ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｎｓｕＡｄｖａｎｃｅｄＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅ

4、ｒｏｆＧａｎｓｕＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０；３．ＣＡＤＣｅｎｔｅｒ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎＭｅｔｈｏｄ（ＬＢＭ）ｗａｓｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈａｐｈａｓｅ－ｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｅｎ－ｄｒｉｔｅｇｒｏｗｔｈｏｆＡｌ－４．５％Ｃｕ（ｍａｓｓｐｅｒｃｅｎｔ）ｂｉｎａｒｙａｌｌｏｙｗｉｔｈｆｌｕｉｄｆｌｏｗｄｕｒｉｎｇｓｏｌｉｄ

5、ｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙ，ｐｈａｓｅｆｉｅｌｄ－ＬＢＭｍｏｄｅｌ（ＰＦ－ＬＢＭ）ｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｉｃｇｒｏｗｔｈｏｆｕｎｄｅｒｃｏｏｌｅｄｍｅｌｔｉｎａｆｏｒｃｅｄｌａｍｉｎａｒｆｌｏｗｓｔａｔｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｈａｖｅｈｉｇｈｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｇｏｏｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｄｅｎｄｒｉｔｉｃｇｒｏｗｔｈｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅＬＢＭ．Ｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｅｓｈａｐｅｓａｒｅｓｙｍ－ｍｅｔｒｉｃａｌｗｈｅｎｔｈｅｐｕｒ

6、ｅｓｏｌｕｔｅｄｉｆｆｕｓｅｄ，ｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｅｓｅｖｅｎｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅａｒｏｕｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｅ，ａｎｄｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｅｔｉｐｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｉｓｔｈｅｓａｍｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍｅｌｔｆｌｏｗｃｈａｎｇｅｓｏｌｕｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｒｏｕｎｄｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｅｗｈｅｎｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｉｓｗｉｔｈｆｏｒｃｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｏｌｕｔｅｉｓｗａｓｈｅｄｆｒｏｍｕｐｓｔｒｅａｍｔｏｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇａｎｌａｒｇｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇｉｎｔｈｅｕｐｓｔｒｅａｍａｎｄａｎｓｍａｌｌ

7、ｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇｉｎｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｕｐｓｔｒｅａｍｄｅｎｄｒｉｔｉｃｔｉｐｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｐｕｒｅｓｏｌｕｔｅｄｉｆｆｕｓｅ，ｂｕｔｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｄｅｎｄｒｉｔｉｃｔｉｐｉｓｉｎｈｉｂｉｔｅｄａｎｄｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｅｓｈａｐｅｓａｒｅｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌａｓｓａｍｅａｓｔｈａｔｗ