相场模型凝固组织模拟进展-维普网.pdfVIP

维普资讯 第21卷 第3期 材 料 科 学 与 工 程 学 报 总 第83期 Vo1．21 No．3 Journal ofMaterialsScience Engineering Jun．2003 文章编号：1004．793x(2003)03．0437．04 相场模型凝 固组织模拟进展 赵达文 ，杨根仓 ，于艳梅 ，王锦程 (西北工业大学凝 固技术国家重点实验室 。陕西 西安 710072) 【摘 要】 本文对相场模型的物理本质、数值计算方法以及在凝固微观组织模拟中的应用和进展进行了综 述 ，并指 出相场模型凝固微观组织模拟 的发展方 向。 【关键词】 相场模型；凝固组织模拟；枝晶生长；渐近分析 中图分类号 ：TG248 文献标识码 ：A AdvancesofPhase．FieldM odelSimulationon SolidificationStructure ZHAO Da—wen，YANG Gen—cang，YU Yan—mei，WANG Jin—cheng (StaeKeyLaboratoryofSolidificationProcessing，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’811 710072．China) A【bstract】 Inthispaper，thephysicnature，numericalcomputationmehtodsofphase—fieldmodelisevaluated；hteapplications andadvancesofphase—field simulation on solidificationmicrostructurearereviewed．Thefuture directionsofresearch inhtisareaare proposed． 【Keywords】 phase—fieldmodel；solidificationmicwstmcturesimulation；dendritegrowth；asymptoticanalysis 参量来描述不同的相或畴，并与其它场变量相结合来描述 1 引 言 组织演化 问题。由于这些场变量在整个计算区域上是连续 变化 的，相或畴可 以用统一的形式来描述 ，因此相场模型元 数学上 ，凝 固组织演化 问题是一个典型的 自由边界 问 中不再需要追踪界面 的几何形态，并且避免了追踪界面所 题 ，数值求解过程 中必须运用复杂 的算法追踪不断移动 的 引起 的误差。同时，相场模型可 以自动处理尖锐界面模型 界面。此外，在凝 固组织演化过程 中，大部分物理现象都发 中难 以处理的界面形态演化 问题 ，如相 的产生或消失等。 生在界面处，并且与界面能的各向异性密切相关…，而追踪 同时，相场法还提供 了一个恰当的理论框架 ，可以很方便地 界面所引起 的误差往往远大于这些效应 ，使得计算结果无 将相变过程中的起伏 。】、流场 和形核 “等对相变过 法反映各 向异性对组织演化 的影响，不能定量描述凝 固组 程有 巨大影响的因素加入到模型中去，以考察其对相变过 织演化过程 ，甚至完全失实。 程的影 响。 近年来出现的相场模型 。，是通过一组场变量来描述 2．1 相场模型中组织演化驱动力与演化方程