元胞自动机模型模拟枝晶一次间距的选择

黄卫东¹，单博炜¹，魏雷¹，林鑫¹

(1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072)

摘要:发展了一个元胞自动机模型来模拟定向凝固中枝晶阵列的一次间距选择.在模型中通过采用简化的生长动力学降低了计算复杂度,并给出了判断系统达到稳定态的方法.基于两种一次间距的调整机制--侧枝不稳定性和湮没不稳定性,分别采取两套不同的数值实验方法:一套是种晶数目固定,采用台阶变速方式;另一套是种晶数目改变,抽拉速度恒定.确定了给定的生长条件下枝晶阵列的一次间距的允许范围.模拟结果表明,一次间距的允许范围基本独立于数值实验方法,而允许范围的上限λmax和下限λmin可以一般化地表示为抽拉速度的幂函数.针对丁二腈-2.5%乙醇定向凝固枝晶的生长模拟得出的幂函数参数与文献的实验结果吻合得很好,模拟结果的下限与实验结果下限吻合的程度优于Hunt-Lu模型的下限.

关键词:元胞自动机; 枝晶; 一次间距; 丁二腈-2.5％乙醇;

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