基于MATLAB的相场法共晶凝固模拟系统

资 源 简 介

该项目通过MATLAB实现了二元共晶合金凝固过程的相场法数值模拟，核心耦合Allen-Cahn与Cahn-Hilliard方程，动态展示相分离与界面演化。支持多时间步长的相场/浓度场可视化，为材料凝固机理研究提供量化分析工具。

详 情 说 明

基于相场法的共晶凝固过程数值模拟与分析系统

项目介绍

本项目是一个基于相场模型（Phase-Field Method）的二元共晶合金凝固过程数值模拟与分析系统。通过耦合Allen-Cahn方程和Cahn-Hilliard方程，系统能够准确描述共晶凝固过程中的相分离、界面演化以及溶质扩散等关键物理现象。该系统提供了从参数设置、数值求解到结果可视化与分析的全流程解决方案，适用于材料科学领域的研究人员和工程技术人员研究共晶组织的形成机理及影响因素。

功能特性

• 多场耦合模拟：耦合相场变量与浓度场，模拟二元共晶合金的凝固过程
• 参数化研究：支持界面能、各向异性、过冷度等关键参数的影响分析
• 灵活初始条件：可设置不同的初始浓度分布、温度场和晶体取向
• 多边界条件：支持周期性边界和固定边界条件
• 全面的可视化：实时显示相场分布、浓度场变化及界面演化过程
• 自动化分析：自动生成凝固过程动画、参数变化曲线和层片间距统计

使用方法

1. 参数配置：在配置文件中设置材料参数、模拟参数和初始条件
2. 运行模拟：执行主程序启动凝固过程模拟计算
3. 实时监控：查看模拟过程中的相场和浓度场演变
4. 结果分析：获取组织形貌图像、动态动画和定量分析结果
5. 参数研究：修改参数配置进行对比模拟和敏感性分析

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 内存需求：至少8GB RAM（针对大规模三维模拟推荐16GB以上）
• 存储空间：至少2GB可用空间用于结果存储

文件说明

主程序文件实现了系统的核心模拟流程，包括相场模型的控制方程数值求解、多物理场耦合计算、时间步进迭代算法以及模拟数据的实时输出与可视化。该文件整合了有限差分离散、边界条件处理、稳定性校验等关键数值技术，确保凝固过程的准确模拟，同时协调各功能模块的执行顺序与数据传递，为用户提供完整的共晶组织演化分析能力。