Taichi 实现结晶过程的相场模拟:分别模拟多晶体和雪花枝晶的结晶过程
Phase field model of crystallization by Taichi.
(1) Crystallization of polycrystal
(2) Crystallization of snow dendrite.
模型1:多晶体 (polycrystal) 的结晶过程
仓库链接 https://github.com/mo-hanxuan/Polycrystal-PhaseField
物理模型:物体在凝固结晶的过程中内部会形成不同取向的晶粒(即下图中的不同颜色的颗粒)。
该结晶过程由界面能驱动。晶界上的能量高于晶粒内部的能量。为了使得界面能降低,弯曲晶界会朝着曲率中心收缩,降低晶界面积,发生大晶粒吃小晶粒、晶界变直、三叉晶界等现象。
模型2:雪花枝晶 (snow dendrite) 的结晶过程
仓库链接 https://github.com/mo-hanxuan/Snow-PhaseField
物理模型:冰的晶体结构导致各向异性的界面能(比如6个低能量界面会形成六边形雪花),而水蒸气的凝华放热会改变温度场,使得冰晶在多边形的基础上朝着低温区域生长形成枝晶
以上例子中的相场模型,由偏微分方程 Allen-Cahn equation (time-dependent Ginzburg-Landau equation) 所控制,数值方法使用有限差分法和龙格库塔时间积分。repo里有模型的更多详细信息