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基于自适应有限元法的纯物质三维枝晶生长模拟
  • ISSN号:1673-5196
  • 期刊名称:兰州理工大学学报
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:TG244[金属学及工艺—铸造] O242[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]兰州理工大学计算机与通信学院,甘肃兰州730050, [2]兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,甘肃兰州730050
  • 相关基金:国家自然科学基金(51161011,11364024); 甘肃省科技支撑计划(1204GKCA065)
  • 相关项目:多元多相合金凝固过程微观组织相场模型及试验研究
中文摘要:

基于高性能计算特性的自适应有限元方法,较大尺度地求解三维相场模型,定量模拟纯物质三维枝晶的凝固过程,研究过冷度、各向异性系数等相场参数对三维枝晶的影响.结果表明:过冷度和各向异性系数越大,三维枝晶生长速度越大,侧向分枝越发达,二次枝晶间距越小,并得到与结晶理论相一致的枝晶生长规律.此外,在CPU耗费时间上自适应有限元方法比均匀网格方法降低一个数量级,并且当系统尺寸越大时越能体现出自适应有限元方法的优越性,为大尺度多场耦合相场模型的模拟提供便利.

英文摘要:

On the basis of adaptive finite element method with high-performance computing feature, the three-dimensional phase-field model with larger scale is solved, the solidification process of the dendrite growth of pure material is simulated quantitatively, and the influence of the phase-field parameters such as supercooling degree and anisotropy coefficient on the growth of three-dimensional dendrite is investigated. The results showed that the greater the supercooling degree and anisotropy coefficient were, the greater the rate of three-dimensional dendrite growth would be, the more the side-branching was developed, the smaller the arm spacing of secondary dendrite would be, and thus the dendrite growth pattern is obtained, which is consistent with the crystailine theory. In addition, the adaptive finite element method can be used to reduce CPU time consuming by one order of magnitude when compared with uniform grid approach, and the larger the system size was, the better the superiority of adaptive finite element method would be manifested, offering convenience for simulating the dendrite growth phase-field model coupled with multi-field in large-scale domain.

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期刊信息
  • 《兰州理工大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:甘肃省教委
  • 主办单位:兰州理工大学
  • 主编:李有堂
  • 地址:甘肃省兰州市兰工坪路287号
  • 邮编:730050
  • 邮箱:journal@lut.cn
  • 电话:0931-2756301
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-5196
  • 国内统一刊号:ISSN:62-1081/T
  • 邮发代号:54-72
  • 获奖情况:
  • 甘肃高等校优秀学术期刊,全国优秀高校自然科学学报及教育部优秀科技期刊评...,第二届国家期刊奖百种重点期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:6651