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偏晶合金液-液相分离的格子玻尔兹曼方法模拟
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O632.12[理学—高分子化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室,南京211189
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50671025); 江苏省自然科学基金(批准号:BK2006105); 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20070286021)资助的课题
中文摘要:

本文建立了一个模拟在弥散相液滴的扩散长大、碰撞凝并和Ostwald熟化等因素的作用下偏晶合金液-液相分离过程的二维格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)模型.该模型结合了Shan-Chen的两相流模型和Qin的介观粒子相互作用势模型的优点,并在LB演化方程中引入了反映相变的源项.应用该模型模拟研究了偏晶合金液-液相分离过程中单液滴的生长、两液滴的合并和多液滴的生长规律.结果表明在两液相区中第二相单个液滴的生长是一个通过扩散从非平衡态到平衡态过渡的过程.两液滴合并过程的模拟结果表明表面张力会影响液滴的合并速度,模拟结果与理论预测的趋势相一致.多液滴生长过程的模拟结果表明液滴之间的碰撞凝并作用和Ostwald熟化会对液-液相分离过程产生重要影响.

英文摘要:

A two-dimensional (2D) lattice Boltzmann method ( LBM) model was developed to simulate liquid-liquid phase separation of monotectic alloys,which is controlled by the diffusive growth,the collisions and coagulations,and the Ostwald ripening of the minority liquid droplets. The present model combines the features of the multiphase flow model proposed by Shan-Chen and the mesoscopic interparticle potentials developed by Oin. In addition,a source term is introduced in the LB evolution equations to account for the phase transformation. The proposed LBM model was applied to simulate single droplet growth,coagulation of two droplets and multi-droplet growth during the liquid-liquid phase separation process of a monotectic alloy. The simulation shows that the single droplet growth in the two-liquid phase is controlled by diffusion and that the initial nonequilibrium composition approaches to equilibrium. The coagulation velocity of two droplets is influenced by surface tension,which is in accordance with the trend of the analytical prediction. It is found that the liquid-liquid phase separation process is obviously impacted by the collisions and coagulations and the Ostwald ripening of the droplets.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876