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强制对流作用下溶质枝晶生长的CA-LBM模拟
  • ISSN号:1001-0505
  • 期刊名称:东南大学学报(自然科学版)
  • 时间:0
  • 页码:1879-1882
  • 语言:中文
  • 分类:TG111.4[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 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).致谢:作者衷心感谢德国Max-Planck-Institut fuer Eisenforschung的Dierk Raabe教授提供的LBM基础源代码以及东南大学数学系杜睿博士关于LBM方面的讨论.
  • 相关项目:对流作用下三元合金凝固时枝晶生长行为的模拟研究
中文摘要:

应用一个二维的元胞自动机(cellular automata,CA)-格子玻尔兹曼方法(lattice Boltz-mann 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.

英文摘要:

A two-dimensional (2D) cellular automaton-lattice Boltzmann (CA-LBM) model was employed to simulate the dendritic growth in the presence of forced convection during isothermal solidification of binary alloys. In the model, the dendritic growth is simulated by a CA approach, and the flow field and the concentration field are numerically solved using the LBM based on the gas kinetic theory. The model was applied to simulate the single dendritic growth of Al-Cu alloys in the cases of pure diffusion and melt convection. The effects of undercooling and alloy composition on the convective dendritic morphology were investigated. The results show that the simulated pure diffusive dendritic steady-state growth tip velocity, radius and Peclet number with various undercoolings are in reasonable agreement with the predictions of the Lipton-Glicksman-Kurz(LGK) model. With melt convection, the tip velocity is enhanced in the upstream region and inhibited in the downstream region, resulting in the typical asymmetric growth features of convective dendrite. It is also found that the initial compositions and the initial undercooling may influence the dendritic morphology and growth dynamics.

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期刊信息
  • 《东南大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:东南大学
  • 主编:毛善锋
  • 地址:南京四牌楼2号
  • 邮编:210096
  • 邮箱:xuebao@seu.edu.cn
  • 电话:025-83794323
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0505
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1178/N
  • 邮发代号:28-15
  • 获奖情况:
  • 先后荣获第三届国家期刊奖百种重点期刊奖,2006-2...,2013年荣获首届江苏省新闻出版政府奖"报刊奖"
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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:23651