基于格子Boltzmann方法的冷凝液滴和凝固气泡形成演化模拟研究

发布时间：2021-03-13 21:12

　　对气-液-固界面润湿现象的深入理解是正确认知纳米结构超疏水表面润湿性和金属材料凝固气泡形成机理的必要条件。纳米结构超疏水表面是一种重要的仿生材料,在生产和生活中应用甚广;凝固组织中的显微气孔是金属铸件的主要缺陷之一,显微气孔的形貌和分布对材料的力学性能产生重要影响。格子Boltzmann方法（lattice Boltzmann method,LBM）对纳米结构表面的润湿性和凝固气孔形成的模拟研究具有独特的优势。元胞自动机-有限差分方法（cellular automaton-finite difference method,CA-FDM）也是对凝固显微组织进行数值模拟的重要方法。本文应用多相流LBM对纳米结构粗糙表面上液滴的冷凝和蒸发现象进行模拟研究;将LBM和CA-FDM相结合,建立CA-FDM-LBM耦合模型,对合金凝固过程中的枝晶生长和凝固气泡形成进行模拟研究;此外,在无凝固气孔形成时,应用CA模型对合金的温度梯度区域熔化（temperature gradient zone melting,TGZM）和枝晶粗化现象进行模拟研究。应用数值模拟对这些问题进行深入研究,揭示实验研究中较难... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：207 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

液滴在光滑表面上的接触角示意图

液滴在粗糙表面的润湿状态示意图：(a)Wenzel状态；(b)Cassie-Baxter状态

荷叶表面的超疏水现象和表面微观结构：(a)荷叶表面水滴照片；(b)和(c)为荷叶表面微/纳米

【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Process Parameters and Sr Addition on the Microstructure and Casting Defects of LPDC A356 Alloy for Engine Blocks[J]. Giulio Timelli,Daniele Caliari,Jovid Rakhmonov.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(06)
[2]基于格子Boltzmann方法的多孔介质流动模拟GPU加速[J]. 朱炼华,郭照立.  计算物理. 2015(01)
[3]凝固前沿和气泡相互作用的大密度比格子玻尔兹曼方法模拟[J]. 陈海楠,孙东科,戴挺,朱鸣芳.  物理学报. 2013(12)
[4]枝晶生长和气泡形成的数值模拟[J]. 吴伟,孙东科,戴挺,朱鸣芳.  物理学报. 2012(15)
[5]铝基四元合金枝晶组织及微观偏析的数值模拟[J]. 戴挺,朱鸣芳,陈双林,曹伟生,洪俊杓.  金属学报. 2008(10)
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[8]铝合金枝晶生长的数值模拟[J]. 许庆彦,冯伟明,柳百成,熊守美.  金属学报. 2002(08)
[9]二次枝晶臂等温粗化数学模型[J]. 韩青有,胡汉起,钟雪友.  材料科学进展. 1987(04)

博士论文
[1]多相流动格子Boltzmann方法研究[D]. 胡安杰.重庆大学 2015
[2]微纳米光滑表面上液滴润湿性的力学研究[D]. 吕存景.清华大学 2011



本文编号：3080918