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凝固過程の固液共存変形の高性能シミュレーション

鋳造や溶接、3Dプリンターの凝固過程では、固相と液相が共存する固液共存体が外力により変形させられます。この固液共存変形では、系内の固相分布を不均一にし、偏析や空孔・き裂といった製品の致命的な欠陥形成を引き起こします。そこで、固相の結晶成長を高精度に予測できるフェーズフィールド法と、液相流動を効率よく再現できる格子ボルツマン法を組み合わせた固液共存変形モデルを構築し、凝固過程のダイナミクスを直接再現する数値シミュレーションを行っています。さらに現在は、気相モデルを加えることで、固相分布の不均一化に起因した空孔やき裂の形成を再現するシミュレーションにも着手しています。