静磁场下热电磁效应的数值模拟研究

摘要

根据电磁场理论和热电效应多物理场方程,建立了静磁场下金属材料定向凝固过程多场耦合模型.利用有限元方法对静磁场下对Pb-Bi合金材料定向凝固过程中试样尺度和枝晶尺度上的热电磁效应进行了数值模拟,并进行了定向凝固实验验证,实验结果与数值模拟结果相吻合.此外,对Fe-Ni、Pb-Bi、Cu-Sn和Zn-Cu四种合金系定向凝固过程中热电磁流动随磁场的变化进行分析.结果表明,施加静磁场会导致固液界面附近产生热电磁力和热电磁流动.随着磁场强度的增加,热电磁力逐渐增大,热电磁流动先增大后减小.对于不同合金,静磁场对热电磁流动的影响不同,达到最大热电磁流动所需施加的磁场强度也不同.