| ABSTRACT | 第1-10页 |
| 1 INTRODUCTION | 第10-15页 |
| 2 BACKGROUND | 第15-45页 |
| ·Technology of metallic foaming process | 第15-19页 |
| ·Manufacturing routes of metallic foams | 第15-16页 |
| ·Germination/nucleation of metallic foam structure | 第16-17页 |
| ·Expansion phase | 第17-19页 |
| ·Rheology of metallic foams | 第19-21页 |
| ·Limit of constraint | 第19-20页 |
| ·Flow state | 第20-21页 |
| ·Introduction to the physics of foaming | 第21-22页 |
| ·Foam's birth | 第22-24页 |
| ·Melting process | 第22页 |
| ·Blowing agents | 第22-23页 |
| ·Decomposition of blowing agents | 第23-24页 |
| ·Foam's structure | 第24-29页 |
| ·Local equilibrium's law | 第24页 |
| ·Laplace-Young's law | 第24-27页 |
| ·Plateau's law | 第27-29页 |
| ·Foam's behavior | 第29-31页 |
| ·Elastic state | 第31页 |
| ·Plastic state-Flow state | 第31页 |
| ·Numerical simulation of foam | 第31-39页 |
| ·Simulation of single bubble in aluminum melts | 第32-38页 |
| ·Applications | 第38-39页 |
| ·Foaming process | 第39-43页 |
| ·Foam formation, expansion and topology | 第39-40页 |
| ·Gravity and drainage | 第40页 |
| ·Coarsening by growth and diffusion | 第40-42页 |
| ·Stability and rupture | 第42-43页 |
| ·Collapse | 第43页 |
| ·Solidification process | 第43-44页 |
| ·Conclusion | 第44-45页 |
| 3 PHYSICAL MODEL OF FOAMS | 第45-54页 |
| ·Literature Review of foam models | 第45-49页 |
| ·Foams' model assumptions | 第49-50页 |
| ·Equation of diffusion of the dissolved blowing gas | 第50-51页 |
| ·Fluid's motion mechanism | 第51-52页 |
| ·Gas bubbles | 第52-53页 |
| ·Conclusion | 第53-54页 |
| 4 NUMERICAL IMPLEMENTATION | 第54-97页 |
| ·Lattice Boltzmann for Fluid Flows | 第55-88页 |
| ·Historical Background and Basics | 第55-62页 |
| ·The Boltzmann Equation | 第62-71页 |
| ·BGK Approximation | 第71-72页 |
| ·Discretizing Boltzmann Model | 第72-83页 |
| ·Chapman-Enskog Expansion | 第83-85页 |
| ·Foam under gravity -Foam under electromagnetic field | 第85-87页 |
| ·Conclusion and Algorithm | 第87-88页 |
| ·Enhancements of the Lattice Boltzmann Method | 第88-97页 |
| ·Boundary Conditions | 第89-93页 |
| ·Velocity Boundary Conditions | 第93页 |
| ·Wall boundary conditions | 第93-94页 |
| ·Gas-liquid interface | 第94-95页 |
| ·Additional Force Terms | 第95页 |
| ·Incorporation of the thermal problem | 第95-96页 |
| ·Conclusion | 第96-97页 |
| 5 NUMERICAL SIMULATIONS | 第97-141页 |
| ·Gas bubble expansion in liquid matrix | 第97-108页 |
| ·Introduction | 第97页 |
| ·Physical model | 第97-105页 |
| ·System Velocity-Pressure | 第105-107页 |
| ·Evolution of domains: Transport equation | 第107-108页 |
| ·Expansion of gas bubble in gas-liquid system | 第108-117页 |
| ·Microscopic-Mechanics model of gas bubble expansion | 第108-111页 |
| ·Simulation of gas bubble expansion | 第111-117页 |
| ·Thermo-mechanics system | 第117-120页 |
| ·Physical model | 第117-118页 |
| ·Anisothermal expansion of gas bubble | 第118-120页 |
| ·From gas bubbles system expansion to foam structure expansion | 第120-128页 |
| ·Introduction | 第120页 |
| ·Expansion of gas bubbles system in aluminum melt | 第120-122页 |
| ·Formally multi-domain approach | 第122-123页 |
| ·Expansion of gas bubbles system in aluminum foam | 第123-128页 |
| ·Simulation of foam formation | 第128-141页 |
| ·Expansion of the calculation domain | 第129-130页 |
| ·Expansion of 2-Dimensional foam structure | 第130-133页 |
| ·Expansion of 3-Dimensional foam structure | 第133-138页 |
| ·Anisothermal expansion of foam | 第138-139页 |
| ·Conclusion | 第139-141页 |
| 6 FOAM PRODUCTION, PROPERTIES AND EXPERIMENTAL VERIFICATION | 第141-160页 |
| ·Expermental | 第141-144页 |
| ·Blowing agent | 第142页 |
| ·Preparation | 第142-144页 |
| ·Results | 第144-147页 |
| ·Experimental verification | 第147-160页 |
| ·Aluminum foaming process without external field | 第147页 |
| ·Aluminum foaming process with a static electromagnetic field | 第147-149页 |
| ·Foam sample analysis | 第149页 |
| ·Results and Discussion | 第149-150页 |
| ·Physical parameters | 第150页 |
| ·Experimental and numerical results | 第150页 |
| ·Scanning Electron microscope (SEM) | 第150-153页 |
| ·Foam evolution on earth(gravity) | 第153-154页 |
| ·Foam evolution under external field(electromagnetic field) | 第154-156页 |
| ·Foam evolution with particles | 第156-158页 |
| ·Conclusion | 第158-160页 |
| 7 SUMMARY AND CONCLUSION | 第160-164页 |
| ·Metal foaming | 第160-161页 |
| ·Summary | 第161-162页 |
| ·Conclusion | 第162-163页 |
| ·Outlook | 第163-164页 |
| Innovation points | 第164-165页 |
| Bibliography | 第165-174页 |
| Appendix A | 第174-176页 |
| Appendix B | 第176-181页 |
| Derivate of domain's volume driven by a velocity | 第176页 |
| Nomenclature | 第176-177页 |
| List of symbols | 第177-181页 |
| Papers published and finished during PhD program | 第181-182页 |
| Acknowledgement | 第182-184页 |
| Brief Introduction of Author | 第184-186页 |
