MATLAB相场模拟：金属Ni二维枝晶生长仿真程序

资 源 简 介

本项目基于相场法开发MATLAB程序，模拟纯金属Ni凝固过程中的二维枝晶生长。通过求解相场方程和温度场方程，可直观展示固液界面演化与枝晶形貌发展规律，为凝固机理研究提供有效工具。

详 情 说 明

金属Ni二维枝晶生长的相场模拟程序

项目介绍

本项目基于相场法开发了一个用于模拟纯金属Ni凝固过程中二维枝晶生长行为的MATLAB程序。程序通过数值求解相场方程和温度场方程，能够准确再现凝固过程中固液界面的演化规律，展示枝晶形貌的完整发展过程，为研究金属凝固微观组织形成机制提供有效的数值模拟工具。

功能特性

• 枝晶生长模拟：模拟纯金属Ni凝固过程中的二维枝晶形貌演变
• 多场耦合求解：耦合求解相场方程和温度场方程，反映热传输与界面演化的相互作用
• 参数影响分析：支持研究不同物性参数（界面能、热扩散系数等）对枝晶生长的影响
• 障碍物效应：可设置第二相颗粒障碍物，分析其对枝晶生长的阻碍作用
• 多金属扩展：通过修改热物性参数可扩展至其他纯金属的模拟研究
• 丰富输出：提供形貌图像、温度分布、生长动画及多种定量分析数据

使用方法

1. 参数设置：在代码中修改物理参数（界面能、热扩散系数等）和计算参数（网格尺寸、时间步长）
2. 初始条件：相场初始值为(-0.001,0.001)区间内的正态分布随机数
3. 障碍物设置：可选择性定义圆形障碍物的位置和半径参数
4. 运行模拟：执行主程序开始计算，程序将自动推进时间步长并记录演化过程
5. 结果分析：程序输出相场分布图、温度场变化、生长动画及定量统计数据

系统要求

• MATLAB R2016a或更高版本
• 推荐内存：4GB以上
• 磁盘空间：至少500MB可用空间用于数据存储

文件说明

主程序文件实现了相场模拟的核心功能，包括相场方程和温度场方程的数值求解、有限差分方法的空间离散处理、显式时间推进算法的执行、周期性边界条件的应用、初始随机分布的生成、第二相颗粒障碍物的设置与处理，以及各类输出结果（形貌图像、温度分布、动态动画和定量数据）的生成与保存功能。