液态金属泡沫演化动力学理论与模拟

1 绪论

1.1 背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 泡沫金属的结构参数

1.2.2 泡沫金属的性能及应用

1.2.3 关于泡沫金属生产工艺和性能的研究

1.3 发泡过程相关动力学理论研究现状

1.3.1 关于金属熔体——气泡两相流的研究

1.3.2 关于泡沫演化动力学的研究

1.3.3 既往研究中所存在的问题

1.4 研究内容

2 泡沫演化动力学基本理论概述

2.1 析液

2.2 泡沫群内气泡合并、长大及拓扑变化

2.3 泡沫体结构

2.4 液膜破裂及Laplace定律

3 液态铝合金泡沫析液过程数值模拟

3.1 宏观析液

3.1.1 边界条件

3.1.2 计算结果和分析

3.2 微观析液

3.2.1 单条Plateau边界析液

3.2.2 泡沫体整体析液的数学模型

3.3 格子-Boltzmann方法(LBM)在析液问题中的应用

3.3.1 计算结果与分析

3.3.2 无量纲数M、W对析液的影响

3.3.3 M值对泡沫体析液的影响

3.3.4 气泡大小对泡沫体析液的影响

3.4 节点在液态铝合金泡沫析液过程中的作用分析

3.4.1 边界条件及计算过程

3.4.2 计算结果及分析

3.5 与流动相耦合的泡沫析液过程

3.5.1 稳态模型的建立

3.5.2 边界条件和方程求解

3.5.3 计算结果及分析

3.6 本章小结

4 液态泡沫铝合金胞元结构的演化

4.1 泡沫尺寸分布的预测

4.1.1 定界条件及方程求解

4.1.2 计算结果与讨论

4.2 泡沫体胞元长大和拓扑结构演化的数值研究

4.2.1 三维泡沫体结构演化的数学物理模型

4.2.2 同种类型胞元结构的泡沫演化

4.2.3 随机泡沫结构的泡沫演化

4.3 胞元结构预测-Potts模型的应用

4.3.1 Potts模型

4.3.2 编程实现

4.3.3 模拟结果与分析

……

5 金属泡沫体发泡高度预测及凝固过程数值模拟

6 结束语与展望

《液态金属泡沫演化动力学理论与模拟》系统阐述了从液态金属发泡、收集、演化、凝固成型整个工艺过程中涉及的基础科学问题，从流体力学、传热传质学、界面科学等角度介绍了泡沫金属的基本概念、制备方法、用途范围以及制备过程优化控制等内容，以解决金属在高温熔融状态下空气发泡过程中气泡形成、运动、析液、干泡沫的冷却、凝固和成型以及气泡尺寸大小分布等关键科学问题。全书共分为6章，内容包括绪论，泡沫演化动力学基本概念，泡沫金属的表征方法，泡沫金属的性能，液态金属泡沫析液及胞元结构演化、预测，泡沫金属的凝固成型数值仿真，泡沫金属相关理论探讨，并提供了国内外泡沫金属的制备、研究、应用最新进展及著者近年来对相关研究的计算程序。主要针对流体力学、热能和工程热物理、航天航空、化工冶金等领域的研究和技术人员，高校教师和研究生。具有足够的深度和广度，深入浅出，重点突出，便于该领域研究人员自学。