基于三维LBM--CA耦合模型对合金凝固过程的模拟研究

目录

第一章绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 凝固过程中的三维微观组织及传输数值模拟方法

1.2.1 凝固组织三维数值模拟的主要方法

1.2.2 凝固过程中的传输数值模拟方法

1.3 元胞自动机法和格子Boltzmann模型模拟合金凝固研究现状

1.3.1 元胞自动机法模拟三维微观组织的研究现状

1.3.2 格子Boltzmann模型模拟合金凝固研究现状

1.4 本课题的研究目标、研究内容、研究技术路线

1.4.1 研究目标

1.4.2 研究内容

1.4.3 研究技术路线

第二章 凝固过程三维LBM耦合CA的模型及算法

2.1 传输过程的格子玻尔兹曼模型

2.1.1 流场的格子Boltzmann模型

2.1.2 温度场和溶质场的格子Boltzmann模型

2.1.3 格子Boltzmann模型选取及演化流程

2.1.4 边界条件

2.2 凝固过程的枝晶生长模型

2.2.1 形核模型

2.2.2 生长模型

2.2.3 捕获模型

2.2.4 枝晶尖端生长模拟

2.3 三维LBM与CA耦合模型

2.4 本章小结

第三章 纯扩散条件下三维枝晶生长的数值模拟研究与验证

3.1 三维等轴枝晶生长过程的模拟计算及验证

3.2 界面能各向异性强度对枝晶生长的影响

3.3 冷却速率对枝晶生长的影响

3.4 三维等轴枝晶有择优生长角的模拟计算与验证

3.5 本章小结

第四章 自然对流条件下三维枝晶生长的数值模拟研究

4.1 三维顶盖驱动流验证

4.2 自然对流条件下正向位置的单个等轴晶的生长过程

4.2.1 自然对流条件下单个枝晶的生长形貌与溶质分布

4.2.2 自然对流条件与纯扩散条件下单个等轴晶生长的对比

4.2.3 自然对流条件下枝晶尖端的生长速度与浓度分布

4.2.4 自然对流条件下初始过冷度对枝晶形貌和溶质偏析的影响

4.3 自然对流条件下非正向位置的单个等轴晶的生长

4.4 自然对流条件下二维和三维模型模拟结果的对比

4.5 本章小结

第五章 铸锭凝固过程全域范围的数值模拟研究

5.1 边界散热条件与形核参数的设定

5.2 二元合金柱状晶/等轴晶转化过程模拟

5.3 自然对流条件下铸锭柱状晶/等轴晶的转化

5.4 自然对流对微观组织浓度场分布的影响

5.5 自然对流对铸锭CET凝固组织的影响

5.6 本章小结

第六章 结论

6.1 结论

6.2 本文创新点

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢