| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-44页 |
| 1.1 引言 | 第12-13页 |
| 1.2 纳米结构粗糙表面润湿性能研究 | 第13-21页 |
| 1.2.1 理论模型 | 第13-15页 |
| 1.2.2 实验研究 | 第15-18页 |
| 1.2.3 模拟研究 | 第18-21页 |
| 1.3 金属材料显微气孔形成及凝固组织演化 | 第21-33页 |
| 1.3.1 理论模型 | 第21-25页 |
| 1.3.2 实验研究 | 第25-29页 |
| 1.3.3 模拟研究 | 第29-33页 |
| 1.4 多相流格子Boltzmann方法 | 第33-37页 |
| 1.4.1 格子Boltzmann方法的基本原理 | 第33-35页 |
| 1.4.2 多相流格子Boltzmann方法的发展 | 第35-36页 |
| 1.4.3 GPU-CUDA高性能计算在格子Boltzmann方法中的应用 | 第36-37页 |
| 1.5 显微组织演化的元胞自动机方法 | 第37-40页 |
| 1.5.1 基本原理、方法、发展 | 第37-38页 |
| 1.5.2 CA在凝固组织模拟的应用 | 第38-40页 |
| 1.6 本论文的研究目的和研究内容 | 第40-44页 |
| 1.6.1 上述相关领域目前存在的主要问题 | 第40-41页 |
| 1.6.2 本论文的研究内容和创新点 | 第41-44页 |
| 第二章 模型算法和实验方法 | 第44-66页 |
| 2.1 格子Boltzmann方法的基本原理 | 第44-45页 |
| 2.2 单松弛伪势多相流格子Boltzmann模型 | 第45-48页 |
| 2.2.1 单组份多相流模型 | 第45-47页 |
| 2.2.2 多组份多相流模型 | 第47-48页 |
| 2.3 多松弛伪势多相流格子Boltzmann模型 | 第48-51页 |
| 2.4 格子Boltzmann模型边界条件 | 第51-54页 |
| 2.4.1 周期性边界条件 | 第51-52页 |
| 2.4.2 反弹边界条件 | 第52-53页 |
| 2.4.3 非平衡外推格式的Dirichlet边界条件 | 第53-54页 |
| 2.5 二元合金枝晶生长和气泡形成的耦合模型 | 第54-59页 |
| 2.5.1 二元合金枝晶生长及显微组织演化模型 | 第54-57页 |
| 2.5.2 枝晶生长和气泡形成耦合模型 | 第57-59页 |
| 2.6 GPU-CUDA高性能计算 | 第59-61页 |
| 2.7 透明合金定向凝固原位观察实验 | 第61-64页 |
| 2.7.1 实验装置基本原理 | 第61-63页 |
| 2.7.2 实验材料和实验方法 | 第63-64页 |
| 2.8 本章小结 | 第64-66页 |
| 第三章 多相流格子Boltzmann模型的测试和验证 | 第66-84页 |
| 3.1 Laplace定律验证 | 第66-70页 |
| 3.2 光滑表面接触角的模拟测试和验证 | 第70-78页 |
| 3.2.1 单松弛单组分多相流LBM模型 | 第70-73页 |
| 3.2.2 单松弛多组分多相流LBM模型 | 第73-76页 |
| 3.2.3 多松弛单组分多相流LBM模型 | 第76-78页 |
| 3.3 粗糙表面接触角的模拟和验证 | 第78-79页 |
| 3.4 GPU-CUDA高性能并行计算效率分析 | 第79-81页 |
| 3.5 本章小结 | 第81-84页 |
| 第四章 纳米结构超疏水表面冷凝现象模拟 | 第84-108页 |
| 4.1 模拟参数及初始条件设置 | 第84-86页 |
| 4.2 纳米结构几何尺寸对液滴形核位置和润湿状态的影响 | 第86-96页 |
| 4.2.1 液滴在纳米结构表面的三种形核模式 | 第86-92页 |
| 4.2.2 模拟与实验的比较 | 第92-96页 |
| 4.3 纳米结构的不均匀性对液滴形核位置和润湿行为的影响 | 第96-106页 |
| 4.3.1 纳米结构几何尺寸不均匀性的影响 | 第96-103页 |
| 4.3.2 纳米结构局部润湿不均匀性的影响 | 第103-106页 |
| 4.4 本章小结 | 第106-108页 |
| 第五章 纳米结构超疏水表面蒸发现象模拟 | 第108-128页 |
| 5.1 液滴蒸发模拟参数及条件设置 | 第108-109页 |
| 5.2 液滴蒸发算法的验证 | 第109-110页 |
| 5.3 光滑表面上液滴的蒸发模拟 | 第110-112页 |
| 5.4 纳米结构粗糙表面Wenzel态液滴的蒸发模拟 | 第112-116页 |
| 5.5 纳米结构粗糙表面Cassie态液滴的蒸发模拟 | 第116-126页 |
| 5.5.1 纳米结构间隙对Cassie态液滴蒸发过程的影响 | 第116-122页 |
| 5.5.2 纳米结构高度对Cassie态液滴蒸发过程的影响 | 第122-126页 |
| 5.6 本章小结 | 第126-128页 |
| 第六章 合金凝固显微气孔形成模拟 | 第128-150页 |
| 6.1 凝固气泡模拟参数和条件设置 | 第128-131页 |
| 6.2 等轴晶生长过程中的H气泡形成模拟 | 第131-143页 |
| 6.2.1 凝固气泡与等轴晶耦合生长的形貌演化 | 第131-135页 |
| 6.2.2 冷却速度对H气泡形核和生长的影响 | 第135-139页 |
| 6.2.3 初始H含量对H气泡形核和生长的影响 | 第139-143页 |
| 6.3 柱状晶生长过程中的H气泡形成模拟 | 第143-148页 |
| 6.4 本章小结 | 第148-150页 |
| 第七章 合金在无凝固气孔形成的固-液两相区显微组织凝固/熔化现象模拟 | 第150-180页 |
| 7.1 包含凝固和熔化机制的CA模型验证 | 第150-156页 |
| 7.2 温度梯度作用下固-液两相区TGZM现象的实验和模拟 | 第156-167页 |
| 7.2.1 柱状晶二次枝晶臂迁移现象 | 第156-162页 |
| 7.2.2 晶粒组织的TGZM现象 | 第162-167页 |
| 7.3 固-液两相区等温过程中枝晶粗化现象的模拟 | 第167-177页 |
| 7.4 本章小结 | 第177-180页 |
| 第八章 结论 | 第180-184页 |
| 参考文献 | 第184-204页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 | 第204-206页 |
| 致谢 | 第206-207页 |
