有无强制流动下定向凝固界面形貌的数值模拟研究

有无强制流动下定向凝固界面形貌的数值模拟研究摘要本文通过数值模拟研究了强制流动下定向凝固界面形貌。首先介绍了相关背景知识和研究现状，然后详细阐述了数值模拟方法和结果分析，最后得出了一些结论和展望。研究

有无强制流动下定向凝固界面形貌的数值模拟研究 摘要 本文通过数值模拟研究了强制流动下定向凝固界面形貌。首先介绍 了相关背景知识和研究现状，然后详细阐述了数值模拟方法和结果分 析，最后得出了一些结论和展望。研究表明，强制流动对定向凝固界面 形貌有显著影响，然而具体的影响因素还需要进一步研究。 关键词：定向凝固；强制流动；界面形貌；数值模拟 引言 定向凝固是一种重要的材料凝固过程，广泛应用于合金制备、晶体 生长等领域。在定向凝固过程中，界面形貌是一个关键因素，影响着材 料的物理和化学性质。目前，界面形貌主要通过观察实验样品得到，然 而实验成本高、实验数据有限，不能完全满足工程应用和科学研究的需 求。因此，数值模拟成为研究定向凝固界面形貌的重要手段。 近年来，定向凝固和强制流动的研究受到越来越多的关注。强制流 动是指在凝固过程中对合金熔液进行外加流场的干扰，以调控合金的晶 体组织和优化性能。然而强制流动对定向凝固界面形貌产生的影响还未 得到深入研究。因此，本文通过数值模拟研究了强制流动下定向凝固界 面形貌的变化规律，为工程应用和科学研究提供参考。 方法 本研究使用了OPENFOAM软件，采用有限体积方法和VOF （VolumeofFluid）方法对定向凝固和强制流动进行数值模拟。其中， 有限体积方法用于求解流场和温度场，VOF方法用于跟踪熔体和晶体之 间的界面。采用的物理模型包括Navier-Stokes方程、能量方程、相变 方程等。 模拟中考虑了流场和温场的相互作用，其中流场采用周期性边界条 件进行模拟，边界上设定壁面无滑移条件和定温条件。同时考虑了熔体