Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Coupling solidification kinetics with phase-behavior computations in hydrodynamic simulations of high-pressure, dynamic-compression processes
Aip Advances ( IF 1.6 ) Pub Date : 2020-12-04 , DOI: 10.1063/5.0032973 Philip C. Myint 1 , Babak Sadigh 1 , Lorin X. Benedict 1 , Dane M. Sterbentz 1, 2 , Burl M. Hall 1 , Jonathan L. Belof 1
Aip Advances ( IF 1.6 ) Pub Date : 2020-12-04 , DOI: 10.1063/5.0032973 Philip C. Myint 1 , Babak Sadigh 1 , Lorin X. Benedict 1 , Dane M. Sterbentz 1, 2 , Burl M. Hall 1 , Jonathan L. Belof 1
Affiliation
In this study, we report a numerical scheme to integrate models for the kinetics of solidification processes together with phase-behavior computations in the context of continuum-scale hydrodynamic simulations. The objective of the phase-behavior computations is to determine the pressure and temperature, given the following three sets of inputs: (1) an appropriate equation of state to describe our system, (2) the phase fraction(s) produced by the kinetic models, (3) and the volume and internal energy obtained by solving the conservation equations that govern the hydrodynamic behavior. The kinetics are assumed to be governed by the Kolmogorov–Johnson–Mehl–Avrami equation, and the nucleation and growth rates that enter into that equation are functions of the pressure and temperature produced by the phase-behavior computations. Our formulation allows for the fluid and solid phases to be at different temperatures (thermal nonequilibrium) and pressures (arising from surface-tension-induced Laplace contributions). The formulation is presented in a fairly general setting that is independent of any particular material, although we demonstrate it in some examples related to high-energy-density science applications where materials are rapidly compressed to pressures exceeding several gigapascals in less than a microsecond. We conclude with a critical evaluation of our approach and provide suggestions for future work to improve the predictive capabilities and generality of the models.
中文翻译:
高压动态压缩过程流体动力学模拟中的凝固动力学与相行为的耦合
在这项研究中,我们报告了一种数值方案,该方案将凝固过程动力学模型与相行为计算结合起来,用于连续尺度水动力仿真。给定以下三组输入,相行为的计算目标是确定压力和温度:(1)描述我们系统的适当状态方程;(2)动力学产生的相分数(3)的模型,以及通过求解控制水动力行为的守恒方程获得的体积和内部能量。假定动力学受Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami方程支配,并且进入该方程的成核速率和增长率是相行为计算产生的压力和温度的函数。我们的配方允许流体和固相处于不同的温度(热不平衡)和压力(由于表面张力引起的拉普拉斯贡献而产生)。尽管我们在一些与高能量密度科学应用有关的示例中对此进行了演示,但该材料在不超过一微秒的时间内被迅速压缩到超过几千兆帕斯卡的压力,因此该配方的呈现是一种与任何特定材料无关的一般设置。我们以对方法的严格评估作为结束,并为未来的工作提供建议,以提高模型的预测能力和通用性。尽管我们在一些与高能量密度科学应用有关的示例中对此进行了演示,但该材料在不超过一微秒的时间内被迅速压缩到超过几千兆帕斯卡的压力,因此该配方的呈现是一种与任何特定材料无关的一般设置。我们以对方法的严格评估作为结束,并为未来的工作提供建议,以提高模型的预测能力和通用性。尽管我们在一些与高能量密度科学应用有关的示例中对此进行了演示,但该材料在不超过一微秒的时间内被迅速压缩到超过几千兆帕斯卡的压力,因此该配方的呈现是一种与任何特定材料无关的一般设置。我们以对方法的严格评估作为结束,并为未来的工作提供建议,以提高模型的预测能力和通用性。
更新日期:2020-12-31
中文翻译:
高压动态压缩过程流体动力学模拟中的凝固动力学与相行为的耦合
在这项研究中,我们报告了一种数值方案,该方案将凝固过程动力学模型与相行为计算结合起来,用于连续尺度水动力仿真。给定以下三组输入,相行为的计算目标是确定压力和温度:(1)描述我们系统的适当状态方程;(2)动力学产生的相分数(3)的模型,以及通过求解控制水动力行为的守恒方程获得的体积和内部能量。假定动力学受Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami方程支配,并且进入该方程的成核速率和增长率是相行为计算产生的压力和温度的函数。我们的配方允许流体和固相处于不同的温度(热不平衡)和压力(由于表面张力引起的拉普拉斯贡献而产生)。尽管我们在一些与高能量密度科学应用有关的示例中对此进行了演示,但该材料在不超过一微秒的时间内被迅速压缩到超过几千兆帕斯卡的压力,因此该配方的呈现是一种与任何特定材料无关的一般设置。我们以对方法的严格评估作为结束,并为未来的工作提供建议,以提高模型的预测能力和通用性。尽管我们在一些与高能量密度科学应用有关的示例中对此进行了演示,但该材料在不超过一微秒的时间内被迅速压缩到超过几千兆帕斯卡的压力,因此该配方的呈现是一种与任何特定材料无关的一般设置。我们以对方法的严格评估作为结束,并为未来的工作提供建议,以提高模型的预测能力和通用性。尽管我们在一些与高能量密度科学应用有关的示例中对此进行了演示,但该材料在不超过一微秒的时间内被迅速压缩到超过几千兆帕斯卡的压力,因此该配方的呈现是一种与任何特定材料无关的一般设置。我们以对方法的严格评估作为结束,并为未来的工作提供建议,以提高模型的预测能力和通用性。