COMSOL凝固组织模型

comsol凝固组织模型COMSOL凝固组织建模是个特别有意思的活今天咱们来扒一扒怎么用相场法模拟金属凝固的微观组织。先别急着点关闭这次不搞那些让人犯困的理论推导直接上代码说人话。打开COMSOL的模型向导先整一个二维瞬态模型。材料库随便选个铝合金参数重点在物理场设置这里得玩点花的model.physics.create(pf, PhaseField, geom1); model.physics(pf).feature.create(cns1, ConvectionDiffusion, 1); model.physics(pf).feature(cns1).set(D, epsilon^2);这波操作相当于给相场方程打了个地基epsilon参数控制界面能厚度。有意思的是COMSOL会自动处理相场变量和温度场的耦合省得咱们手动推导能量方程。凝固过程中的枝晶生长得考虑各向异性这里有个骚操作model.param.set(gamma0, 0.01, 各向异性强度系数); model.variable(var1).set(aniso, 1 gamma0*cos(4*theta));theta是界面法向角度cos(4θ)对应立方晶系的对称性。这种各向异性系数直接影响了枝晶臂的发育方向不信你调大gamma0试试分分钟给你整出八爪鱼似的枝晶形态。comsol凝固组织模型边界条件这块最容易掉坑里。有个学员曾经把散热边界设成了固定温度结果凝固组织长得跟狗啃似的。正确姿势应该是model.physics(pf).feature.create(fl1, Flux, 1); model.physics(pf).feature(fl1).selection.set([2]); model.physics(pf).feature(fl1).set(q0, -h*(T-T_ambient));这相当于设置了牛顿冷却边界h是换热系数。实际跑模型时记得把时间步长设置成自适应不然相场界面容易数值震荡。见过有人用固定时间步长0.1秒结果界面直接原地爆炸的惨案吗最后给个可视化小技巧在派生值里加这么个表达式sqrt(pxs1^2 pys1^2)*unit_cf这能实时显示凝固前沿的曲率分布。注意看枝晶尖端位置的曲率是不是最大的这就对了曲率越大生长驱动力越强和经典的LKT理论对得上号。跑完模型别急着关把相场变量导出到MATLAB做个傅里叶变换能看到凝固组织的特征波长。这波长和过冷度的关系搞明白了下次吹牛说自己在研究快速凝固都更有底气不是