《相场法模拟吹气法制备泡沫铝过程中的气泡演化（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相场法模拟吹气法制备泡沫铝过程中的气泡演化（学位论文-工学）（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分 类 号 ： TK121 密 级 ： 公 开UDC ： 学 校 代 码 ： 10127硕 士 学 位 论 文论 文 题 目 ： 相 场 法 模 拟 吹 气 法 制 备 泡 沫 铝 过 程 中 的 气泡 演 化英文题目： Use Phase-field to simulate on the evolutionof the foamed aluminum made by the gasinjection method学 位 类 别： 工学硕士研 究 生 姓 名 ： 潘 鹏 飞 学 号 ： 201002259学 科 (领 域 )名 称 ： 工 程 热 物 理指 导 教 师 ： 任 雁 秋 职 称
2、： 教 授协 助 指 导 教 师 ： 李 科 职 称 ： 副 教 授2013 年 6 月 2 日独 创 性 说 明本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 论 文 是 我 个 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工作及 取 得 研究成 果 。 尽 我 所 知 ， 除 了文中 特 别 加 以 标 注和致 谢 的 地方外 ， 论 文 中 不 包 含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得内 蒙 古 科 技 大 学 或 其 他 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 所 使 用 过 的 材 料 。 与 我 一同 工 作 的 同 志 对
3、 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 做 了 明 确 的 说 明 并表 示 了 谢 意 。签 名 ： 日 期 ：关 于 学 位 论 文 使 用 授 权 的 说 明本 人 完 全 了 解 内 蒙 古 科 技 大 学 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 （ 纸 质 版 和电 子 版 ） 的 规 定 ， 即 ： 本 人 唯 一 指 定 研 究 生 院 有 权 保 留 送 交 学 位 论 文 在学 校 相 关 部 门 存 档 ， 允 许 论 文 在 校 内 被 查 阅 和 借 阅 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩印 或 其 他 复 制 手 段 保 存 论 文 。
4、在 论 文 作 者 同 意 的 情 况 下 ， 研 究 生 院 可 以转 授 权 第 三 方 使 用 查 阅 该 论 文 。（ 保 密 的 论 文 在 解 密 后 应 遵 循 此 规 定 ）签 名 ： 导 师 签 名 ： 日 期 ：内 蒙 古 科 技 大 学 硕 士 （ 博 士 ） 学 位 论 文摘 要泡沫铝合金是一种新型功能材料，其内部结构中含有大量的孔隙。它有着独特 的 结 构 和 优 异 的 物 理 性 能 、 机 械 性 能 、 声 学 性 能 、 热 性 能 以 及 可 回 收 利 用 性等 ， 因 此 ， 成 为 一 种 具 有 很 大 开 发 潜 力 的 工 程 材 料 。 制
5、备 泡 沫 金 属 的 方 法 众 多 ，相 比 较 而 言 ， 吹 气 发 泡 法 因 为 设 备 简 单 、 成 本 低 、 可 以 连 续 生 产 等 特 点 ， 更 适 用于 规 模 化 生 产 。 在 生 产 过 程 中 ， 如 何 控 制 气 泡 的 尺 寸 大 小 及 与 分 布 、 以 及 其 拓 扑结 构 是 该 项 工 艺 的 核 心 问 题 。 本 文 以 相 关 实 验 研 究 为 依 据 ， 采 用 数 值 模 拟 方 法 对金 属 泡 沫 的 气 泡 演 化 过 程 进 行 分 析 ， 揭 示 液 态 金 属 演 化 过 程 的 动 力 学 机 制 ， 为 吹气 法
6、 制 备 泡 沫 金 属 提 供 准 确 而 可 靠 的 科 学 依 据 和 理 论 预 测 模 型 。 主 要 研 究 内 容 和成果包括以下几个方面：本 文 采 用 相 场 法 对 金 属 气 泡 组 织 的 演 化 进 行 二 维 模 拟 研 究 。 相 场 法 是 建 立 在金 兹 堡 -朗 道 理 论 之 上 的 一 种 基 于 经 典 热 力 学 和 动 力 学 理 论 的 模 拟 方 法 ， 引 入 了 相场 变 量 ， 考 虑 有 序 化 势 与 热 力 学 驱 动 力 的 综 合 作 用 来 建 立 相 场 方 程 ， 其 解 可 以 描 述固 液 界 面 的 形 态 和 界
7、 面 的 移 动 。 采 用 matlab 编 写 程 序 ， 建 立 了 一 套 完 整 的 模 拟 思路 ， 通 过 与 实 际 生 产 过 程 中 的 气 泡 进 行 对 比 后 发 现 ， 模 拟 结 果 与 实 验 结 果 吻 合 性 良好 ， 因 此 验 证 了 相 场 法 的 可 行 性 。 之 后 讨 论 了 相 场 中 的 取 向 场 变 量 个 数 、 边 界 能 和迁 移 率 对 气 泡 演 变 的 影 响 。 取 向 场 变 量 个 数 越 多 在 模 拟 过 程 中 越 接 近 真 实 材 料 的 演变 ， 边 界 能 和 迁 移 率 越 大 气 泡 的 生 长 就
8、越 快 。 根 据 具 体 的 模 拟 情 况 和 所 研 究 的 对象 ， 对 以 上 参 数 给 出 了 一 个 合 适 的 取 值 ， 以 便 在 模 拟 过 程 中 可 以 准 确 地 真 实 地 反 映实 际 气 泡 的 演 变 过 程 。关 键 词 ： 泡 沫 铝 ； 相 场 法 ； 气 泡 演 变 ； 二 维 模 拟I内 蒙 古 科 技 大 学 硕 士 （ 博 士 ） 学 位 论 文AbstractAs a representative of metal foam material, foamed aluminum, which has been usedwidely in th
9、e fields of spaceflight, architectural structure and automobile, is a promisingfunctional and structural material. Because of its outstanding thermal, acoustical andmechanical performances, foamed aluminum has become a hotspot of research anddevelopment in the material science and technology. There
10、are many approaches tomanufacture cellular metallic materials. From which the gas injection method has specialadvantages in the respect that metallic foams can be produced continuously and their size islittle limited. In order to explore approaches through which one can effectively control themanufa
11、cture process and the performance of aluminum foams, it is necessary to investigateand understand deeply factors affecting the foaming process. In this thesis, hydrodynamicbehaviors of metallic foam flow and bubble moving and distribution characteristics in themelt were systematically studied by num
12、erical simulation, and on this basis some insightsinto effects of relevant parameters on the foam structure have been gained. The main worksand conclusions are summarized as follows:In this thesis, the Two-dimensional simulation was used for studying the evolution ofmetal bubble organization by phas
13、e-field method. Phase-field method is a kind of analogymethods based on classical thermodynamics and kinetic theory which established byGinzburg - Landau theory. The comprehensive functions of Ordering potential and theThermodynamic driving force were considered for establishing Phase-field equation
14、s, whichintroduced the variables of phase-field. The Phase-field equations could describe the form ofsolid liquid inter-phase and the movement of interface. We write a matlab program,establish a series of integrated simulation methods and find well anastomotic resultbetween simulation and experiment
15、 through comparison with bubbles during realproduction process, consequently confirm the feasibility of phase-field method. Then wediscuss the influence of the number of orientation field variable, boundary energy andmigration rate to bubbles evolution.Key Words： foamed aluminum; phase-field; bubble evolution; two-dimensional simulationII内 蒙 古 科 技 大 学 硕 士 （ 博 士 ） 学 位 论 文目 录摘 要 . IAbstract.II1 文 献 综 述 .
