二元合金三维枝晶生长的相场法数值模拟

三维枝晶生长相场法模拟由于计算量巨大，同时无法证明微观可解理论是否适用于三维相场模型，因此，对该领域的研究相对较少且进展缓慢。基于耦合温度场与溶质场的相场模型，设计基于动态计算区域的加速算法求解相场模型，以Ni-Cu二元合金的三维模拟计算为例对加速算法进行验证，成功实现了单机上难以实现的三维枝晶生长过程的模拟计算。计算结果表明，模拟计算真实地再现了二元合金三维凝固过程中树枝晶的生长过程，并得到了与结晶理论相一致的枝晶生长规律。加速算法可大大减小计算时间，降低计算模拟对计算机硬件的依赖性，加速效果明显，冗余量小，精确度高，模拟结果更接近工程实际。