COMSOL相场模拟：让锂枝晶在代码中野蛮生长

comsol相场枝晶生长模拟comsol 锂枝晶生长过程中施加温度场锂枝晶生长comsol模型考虑相场、浓度场、电化学场相场锂枝晶苔藓多核锂枝晶生长Comsol仿真模型定向凝固各向异性枝晶生长 平界面-胞晶生长-柱状晶转变的相场模拟依据Kobayashi的经典模型各向异性枝晶生长可以求解不同取向枝晶竞争生长的过程matlab手写代码代码注释详细可以直接获得下面的模拟图片还可利用paraview软件来改善显示效果提供相关详细文献资料相场法这玩意儿就像给晶体生长装了个上帝视角把微观界面模糊成连续场变量。玩锂枝晶模拟的老铁都知道Kobayashi模型堪称祖师爷级别的存在——用各向异性表面能和界面动量整出枝晶分叉的骚操作。在COMSOL里搭这个模型得先搞个相场变量φ0是液相1是固相。核心方程长得像这样∂φ/∂t M_φ [ε²∇²φ - f(φ)/η² λ(T)U(∇φ)]这里M_φ是迁移率ε是界面厚度参数。各向异性系数λ搞事情的关键在角度函数function lambda anisotropy(theta, delta) theta atan2(gradient_phi_y, gradient_phi_x); % 计算界面法向角度 lambda 1 delta*cos(4*(theta - theta0)); % 四重对称各向异性 end这个delta参数控制着枝晶分叉的野性程度实测超过0.04就开始群魔乱舞。comsol相场枝晶生长模拟comsol 锂枝晶生长过程中施加温度场锂枝晶生长comsol模型考虑相场、浓度场、电化学场相场锂枝晶苔藓多核锂枝晶生长Comsol仿真模型定向凝固各向异性枝晶生长 平界面-胞晶生长-柱状晶转变的相场模拟依据Kobayashi的经典模型各向异性枝晶生长可以求解不同取向枝晶竞争生长的过程matlab手写代码代码注释详细可以直接获得下面的模拟图片还可利用paraview软件来改善显示效果提供相关详细文献资料温度场耦合才是真·硬核玩法。在锂沉积过程中搞个高斯分布热源Q_heat sigma*V^2 R*T*(1-φ)*exp(-Ea/(R*T)) // 焦耳热反应热这时候相场方程里的驱动力项就得跟着温度梯度跳舞。见过枝晶在局部热点像吃了兴奋剂一样疯长吗把热膨胀系数调高就能重现这场景。浓度场和电势场这对CP也不能忘。Nernst-Planck方程带着锂离子浓度冲锋Butler-Volmer方程控制着电极反应节奏。有老哥试过在负极表面加随机扰动当形核点结果长出来的枝晶比我的头发还茂密rng(shuffle); phi_init 0.01*(rand(Nx,Ny)0.99); // 1%概率生成形核点后处理用Paraview才是王道。把COMSOL数据导出成VTK格式上点流线图等值面渲染枝晶分叉瞬间变得赛博朋克。有个隐藏技巧在时间序列数据里加个能让界面过渡更风骚。文献方面除了Kobayashi 1993那篇开山之作推荐看看《Electrochimica Acta》上最新的Thermo-electro-chemical phase-field modeling2023里面连SEI膜生长都给整进模型了。代码包在GitHub搜LiDendrite-PhaseField有个7.2k星的项目里面的各向异性自适应网格比德芙还丝滑。