フェーズフィールド法による多相系の凝固シミュレーション

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650727
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 俊夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70115111)
• Keywords: フェーズフィールドモデル / 多相系 / 凝固シミュレーション / 界面形状

Research Abstract

これまでに報告されている合金の凝固問題に対するフェーズフィールドモデルでは理想溶液あるいは正則溶液を仮定していた。そこで、フェーズフィールド方程式を自由エネルギー関数により一般化し、さらにthin interface limitの条件によるパラメーターを用いたモデル新たなモデルを用いて、Fe-C2元合金の等温自由デンドライト成長を解析した。得られた過冷度と成長速度の関係を、従来の中立安定仮説を用いた2次元解析モデルと比較し、両者がほぼ一致することを示した。また、フェーズフィールドモデルでは、Azizモデルと同様の溶質捕捉効果を再現することを示した。
同様のモデルを用いて、界面一粒子相互作用問題を解析した。まず、固液界面と容器壁あるいは固体粒子との濡れ挙動の取り扱い方法を検討し、フェーズフィールド、溶質場の境界条件制御により、これらの問題を取り扱えることを示した。また、Fe-C合金について粒子近傍における固液界面形状変化に対する解析を行い、溶質濃度、成長速度の影響を検討した。その結果、溶質富化により界面形状が著しく凹になること、粒子前方での凝固が遅れることを示した。

Research Products

• [Publications] M.Ode,J.S.Lee,T.Suzuki,S.G.Kim,W.T.Kim: "Numerical Simulation of Interface Shape around an Isolubie Particle for Fe-C Alloys Using a Phase-field Model" ISIJ International. 39・2. 149-153 (1999)
• [Publications] J.S.Lee,T.Suzuki: "Numerical Simulation of Isothermal Dendritic Growth by Phase-field Model" ISIJ International. 39・2. 246-252 (1999)