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液粒凝固过程的动力学理论
引用本文:陈永强,徐鉴君.液粒凝固过程的动力学理论[J].力学学报,2008,40(3):297-305.
作者姓名:陈永强  徐鉴君
作者单位:南开大学 数学科学学院;天津城市建设学院 基础学科部 南开大学 数学科学学院
摘    要:在平均场的概念下对液态粒子的凝固过程提出了一个简化的液-固-气-雾(LSGF)数 学模型,并在小过冷度的条件下,求出了有关初值问题的一致有效渐近解. 结果表 明:整个动力学过程可以分为两个相互联结的时间阶段. (1) 液粒初始温 度分布的瞬态过渡阶段. 在这个阶段,凝固尚未正式启动,只是系统内的温度从任 意给定的初始分布迅速调整到某一特定空间分布. (2)液粒向固粒转变阶段. 在这 一阶段,液-固两相开始分离,相界面逐渐向液粒中心传播,直至液相完全 消失. 进而以铜为例,讨论了液态粒子在不同生长条件与物理参数下的凝固时间与 凝固过程中的温度分布的演化规律.

关 键 词:Gibbs-Thomson公式  表面张力  过冷度  渐近展开  内解及外解
收稿时间:2007-10-11

THE DYNAMICS THEORY ON THE SOLIDIFICATION OF LIQUID DROPLETS
Chen Yongqiang,Xu Jianjun.THE DYNAMICS THEORY ON THE SOLIDIFICATION OF LIQUID DROPLETS[J].chinese journal of theoretical and applied mechanics,2008,40(3):297-305.
Authors:Chen Yongqiang  Xu Jianjun
Institution:School of Mathematical Sciences, Nankai University, Tianjin 300071, China School of Mathematical Sciences, Nankai University, Tianjin 300071, China
Abstract:The present paper develops a simplified Liquid-Solid-Gas-Fog (LSGF) model in the solidification of dispersed liquid droplets on the basis of mean field concept to obtain the uniformly valid asymptotic solution of the initial value problem at small supercooling. The results show that the whole dynamics process can be divided into two stages, the transient transition stage and the solidification stage. In the transient stage without phase transition, the initial temperature distribution prescribed in the system is quickly to be special spatial. In the solidification stage, there is the solid/liquid phase conversion process till to the vanish of the liquid phase. In addition, the case of the liquid copper droplets is simulated to obtain the duration and the temperature distribution of the solidification under various growth conditions.
Keywords:Gibbs-Thomson formula  surface tension  supercooling  asymptotic expansion  inner solution and outer solutions  
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