金属学报  2004, Vol. 40 Issue (5): 452-456

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用元胞自动机与宏观传输模型耦合方法模拟凝固组织

康秀红;杜强;李殿中;李依依

中国科学院金属研究所; 沈阳 110016

Modeling of the Solidification Microstructure Evolution by Coupling Cellular Automaton with Macro-Transport Model

KANG Xiuhong; DU Qiang; LI Dianzhong; LI Yiyi

Institute of Metal Research; The Chinese Academy of Sciences; Shenyang 110016

康秀红; 杜强; 李殿中; 李依依 . 用元胞自动机与宏观传输模型耦合方法模拟凝固组织[J]. 金属学报, 2004, 40(5): 452-456 .
, , , . Modeling of the Solidification Microstructure Evolution by Coupling Cellular Automaton with Macro-Transport Model[J]. Acta Metall Sin, 2004, 40(5): 452-456 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(17550 KB)   摘要: 用元胞自动机(cellular automaton, CA)方法模拟凝固组织, 采用有限差分方法(FDM)模拟凝固过程中的热传导、溶质扩散及动量传输等宏观传输过程. 将二者耦合(CA-FDM)模拟了钢锭凝固过程中晶粒的形核与生长过程,　预测了表面柱状晶的长度、取向及柱状晶-等轴晶的转变. 模拟结果表明, 形核率与生长速度的比值是决定组织形态(包括晶粒形貌、柱状晶--等轴晶转变)的重要因素, 合理地控制两者的比值可以获得优良的微观组织. 为使这种方法实用化, 以增加可模拟元胞的数目, 在开发程序时使用了虚拟内存分配技术. 关键词 ： 元胞自动机,  凝固组织,  宏观传输模型     Abstract：Cellular automaton (CA) was used in simulating the microstructure evolution during solidification, and finite difference method (FDM) was used in solving the conservation equations for heat transfer, solute transfer and momentum transfer which govern the macro--transport phenomena during solidification. Coupling of CA with FDM (CA--FDM) could predict the microstructure evolution under varied solidification conditions, including the length of the columnar grains and the columnar-to-equiaxed transition (CET). It was found that the ratio of nucleation rate and growth rate is essential to the morphology formation and CET. To maximize the number of the simulated cells, the virtual memory allocation technique was adopted. Key words： cellular automaton    solidification microstructure    macro--transport model 收稿日期: 2003-04-28      ZTFLH:  O242   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 康秀红 杜强 李殿中 李依依 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2004/V40/I5/452 [1] Rappaz M. Int Mater Rev, 1989; 34:93 [2] Gandin Ch-A, Rappaz M Acta Metall Mater, 1993; 41: 345 [3] Gandin Ch-A, Rappaz M. Acta Metall Mater, 1994; 42: 2233 [4] Kremeyer K. J Comput Phys, 1998; 142:243 [5] Li D Z, Du Q, Li Y Y. Acta Metall Sin, 1999; 35:1201(李殿中,杜强,李依依.金属学报,1999;35:1201) [6] Du Q, Li D Z. Li Y Y. J Mater Sci Technol, 2000; 16:568 [7] Gandin Ch-A, Desbiolies J L, Rappaz M, Thevoz Ph. Metall Mater Trans. 1999; 30A: 3153 [8] Shen Y L, Hu M C, et al. Visual C++ Program Design. Beiiing: Science Press, 1996:179(沈一梁,胡明成,等.Visual C++程序设计.北京:科学出版社,1996:179) [9] Li D Z, Du Q, Li Y Y. Acta Metall Sin, 2000; 36:1197(李殿中,杜强,李依依.金属学报,2000;36:1197) [10] Schneider M C, Beckermann C. Metall Mater Trans, 1995; 26A: 2373 [11] Patankar S V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. New York: McGraw-Hill, 1980:13= [1] 马德新, 赵运兴, 徐维台, 王富. 重力对高温合金定向凝固组织的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1279-1290. [2] 郭东伟, 郭坤辉, 张福利, 张飞, 曹江海, 侯自兵. 基于二次枝晶间距变化特征的连铸方坯CET位置判断新方法[J]. 金属学报, 2022, 58(6): 827-836. [3] 吴国华, 童鑫, 蒋锐, 丁文江. 铸造Mg-RE合金晶粒细化行为研究现状与展望[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 385-399. [4] 曹江海, 侯自兵, 郭中傲, 郭东伟, 唐萍. 过热度对轴承钢凝固组织整体形貌特征及渗透率的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(5): 586-594. [5] 张壮, 李海洋, 周蕾, 刘华松, 唐海燕, 张家泉. 齿轮钢铸态点状偏析及其在热轧棒材中的演变[J]. 金属学报, 2021, 57(10): 1281-1290. [6] 郑秋菊, 叶中飞, 江鸿翔, 卢明, 张丽丽, 赵九洲. 微合金化元素La对亚共晶Al-Si合金凝固组织与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 103-110. [7] 李根, 兰鹏, 张家泉. 基于Ce变质处理的TWIP钢凝固组织细化[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 704-714. [8] 邓聪坤,江鸿翔,赵九洲,何杰,赵雷. Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 212-220. [9] 吴春雷,李德伟,朱晓伟,王强. 电磁旋流水口连铸技术对小方坯凝固组织形貌和宏观偏析的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(7): 875-884. [10] 李博,张忠铧,刘华松,罗明,兰鹏,唐海燕,张家泉. 高强耐蚀管钢点状偏析及带状缺陷的特征与演变[J]. 金属学报, 2019, 55(6): 762-772. [11] 方辉,薛桦,汤倩玉,张庆宇,潘诗琰,朱鸣芳. 定向凝固糊状区枝晶粗化和二次臂迁移的实验和模拟[J]. 金属学报, 2019, 55(5): 664-672. [12] 张建锋,蓝青,郭瑞臻,乐启炽. 交流磁场对过共晶Al-Fe合金初生相的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(11): 1388-1394. [13] 吴国华, 陈玉狮, 丁文江. 高性能镁合金凝固组织控制研究现状与展望[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 637-646. [14] 朱鸣芳, 邢丽科, 方辉, 张庆宇, 汤倩玉, 潘诗琰. 合金凝固枝晶粗化的研究进展[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 789-800. [15] 王同敏, 魏晶晶, 王旭东, 姚曼. 合金凝固组织微观模拟研究进展与应用[J]. 金属学报, 2018, 54(2): 193-203. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed