Page 97 - 国外钢铁技术信息参考-2023年1月
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算法。 ᇏݓࣁඋ࿐߶
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图 15 固液共存体的剪切变形实验和体积平均模型计算结果 左图：实验结 ᇏݓࣁඋ࿐߶
果和固相移动矢量的散度 中图：剪切应变速度分布 右图：固相速度的散度
本文尝试通过二维模型计算明确固相粒子间的相互作用以及液相流动等对
固相粒子尺寸的影响。通过离散要素法再现了可能接触的圆形固相粒子的随机排
列形式，并根据流体所受作用力以及粒子间的力学作用计算出各固相粒子的速度
和位置。另外，利用离散要素法确定固相率分布情况并通过晶格玻尔兹曼法确定
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流动特性，进而求出各固相粒子所受作用力。在重复该方法的基础上再现固液共
存体的变形情况。该模型结合了固相粒子间的相互作用以及液相与固相间的相互
作用等固液共存体变形中的主要影响因素，有望起到预测粒子尺寸动态行为（例
如，变形对应变速度的依赖性）的作用。另外，上文所述体积平均模型也具有相
同的作用，但如果利用常规方法计算高固相率区中液相在固相粒子移动条件下的
流动情况时压力方程求解需要花费大量时间，计算失败的情况经常发生。晶格玻
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尔兹曼法能够避免这一问题。
图 16 所示为通过离散要素法和晶格玻尔兹曼法计算固液共存体变形情况的
示例。氧化铝板相当于原位观察中的推板（插入板），速度较小时（1μm/s，30
μm/s）插入板前方出现收缩，而插入板右上方剪切区（固相率下降区）未明显
收缩。当插入板的速度增大到 2150μm/s 时，插入板右上方明显出现剪切区。另
外，分析表明插入板前方出现膨胀。随着应变速度的不断增加，实验和计算中均
发现由于剪切所引起的膨胀现象。
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