二维LBM模拟：偏晶合金液-液相分离的动力学研究

偏晶合金液-液相分离的LBM模拟是一篇由周丰茂、孙东科和朱鸣芳合作完成的首发论文，发表在东南大学的江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室。作者们利用了格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM），这是一种在流体力学和材料科学领域广泛应用的数值模拟工具，特别适用于处理复杂多相流问题。 他们的工作主要集中在开发一种二维LBM模型，该模型融合了Shan-Chen的两相流模型和Qin的介观粒子相互作用势模型的优点。这个模型的关键在于引入了反映相变的源项，能够模拟弥散相液滴在扩散、长大、碰撞凝并以及Ostwald熟化等因素作用下的液-液相分离过程。这些过程在偏晶合金中尤其显著，因为它们影响着合金的最终微观结构和性能。 在论文中，研究人员首先探讨了单个液滴在两液相区域内的生长行为，发现其受扩散控制，且两相成分会从非平衡状态逐渐趋向平衡。接下来，他们模拟了两个液滴的合并过程，指出表面张力对合并速度有显著影响，模型预测的结果与理论分析相符，显示出良好的一致性。 更进一步，多液滴生长过程的模拟揭示了液滴间碰撞凝并效应和Ostwald熟化在液-液相分离过程中的关键作用。这为理解偏晶合金在工业生产中如何避免重力偏析和组元分层提供了重要的理论基础和数值指导。 这篇论文通过LBM模拟深入研究了偏晶合金液-液相分离的动态行为，对于优化合金的生产工艺，提高其在各种应用领域的性能具有实际意义。它展示了数值模拟在材料科学中的强大潜力，尤其是在理解复杂材料行为和设计新型合金方面。