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合金凝固过程中显微组织演化的元胞自动机模拟

朱鸣芳 , 汤倩玉 , 张庆宇 , 潘诗琰 , 孙东科

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00361

元胞自动机(cellular automaton, CA)方法能够有效地描述凝固过程中显微组织形貌的复杂演化过程, 且计算效率较高, 展现出良好的实际应用潜力. 近20 年来, CA模型取得了很大的进展. 本文简要综述几种模拟凝固组织的CA模型, 包括纯扩散和对流作用下的枝晶生长、共晶凝固、多元合金中的热力学和动力学耦合、枝晶耦合凝固气孔的生长、以及多尺度的耦合模拟. 最后, 对今后CA模型的发展提出作者的几点思考.

关键词: 合金 , 凝固 , 显微组织 , 数值模拟 , 元胞自动机

CA-LBM模型模拟自然对流作用下的枝晶生长

杨朝蓉 , 孙东科 , 潘诗琰 , 戴挺 , 朱鸣芳

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.01.007

建立了一个基于二维的元胞自动机-格子Boltzmann方法(cellular automaton-lattice Boltzmann method,CA-LBM)的耦合模型,对自然对流作用下枝晶的生长行为进行模拟研究.本模型采用CA方法模拟枝品的生长,采用LBM对自然对流及由对流和扩散控制的溶质和热传输进行数值计算.通过计算方腔自然对流问题对模拟自然对流、溶质和热传输的LB模型进行了验证.应用所建市的CA-LBM耦合模型模拟研究了合金中单枝晶和多枝晶在自然对流作用下的生长规律,并将单枝晶上游尖端的稳态生长模拟数据与解析模型的预测结果进行了比较.结果表明,模拟结果与理论预测值吻合良好,自然对流会对枝晶的生长产生重要影响.

关键词: 枝晶生长 , 自然对流 , 元胞自动机 , 格子Boltzmann方法 , 数值模拟

合金凝固过程中显微组织演化的元胞自动机模拟

朱鸣芳 , 汤倩玉 , 张庆宇 , 潘诗琰 , 孙东科

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00361

元胞自动机(cellular automaton,CA)方法能够有效地描述凝固过程中显微组织形貌的复杂演化过程,且计算效率较高,展现出良好的实际应用潜力.近20年来,CA模型取得了很大的进展.本文简要综述几种模拟凝固组织的CA模型,包括纯扩散和对流作用下的枝晶生长、共晶凝固、多元合金中的热力学和动力学耦合、枝晶耦合凝固气孔的生长、以及多尺度的耦合模拟.最后,对今后CA模型的发展提出作者的几点思考.

关键词: 合金 , 凝固 , 显微组织 , 数值模拟 , 元胞自动机

Lattice Boltzmann方法在枝晶生长模拟中的应用

苏敏 , 孙东科 , 朱鸣芳

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.02.023

将模拟流场和浓度场的Lattice Boltzmann方法(LBM)和一个模拟枝晶生长的改进cellular automaton(MCA)模型相耦合,模拟了合金凝固过程中单枝晶在纯扩散和存在对流两种条件下的生长行为.结果表明:在纯扩散条件下,枝晶呈现对称生长形貌;但存在对流时,枝晶的生长在上游方向得到促进,而在下游方向受到抑制,形成了非对称的枝晶生长形貌.模拟的纯扩散和对流枝晶形貌与前期的MCA-传输模型的模拟结果吻合较好.

关键词: 模拟 , Lattice Boltzmann方法 , 枝晶生长

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