【元胞自动机】基于元胞自动机模拟晶体生长附matlab代码

1 内容介绍

基于溶质扩散和界面能的作用,考虑成分过冷,曲率过冷,界面能各 向异性和界面扰动等因素,建立了单个等轴枝晶的生长模型.采用元胞自动机(cellular automata)方法模拟了枝晶生长,界面扰动和分枝的竞争演化.对液相中的溶质传输进行了计算.通过模拟发现,凝同过程中溶质容易富集在枝晶臂之间, 同时,随着凝固时间的延长,界面前沿的溶质浓度梯度逐渐下降.

2 部分代码

%

clc;clear;close all;

rand('state',0);

set(gcf,'DoubleBuffer','on');

N=256; % 生成状态矩阵大小的控制参数

S=ones(N); % 生成状态矩阵S

% S(N/2,N/4:N*3/4)=0; % 设置状态矩阵的初始值

S(N/2:N*3/4,N/2)=0; % 设置状态矩阵的初始值

Ii=imshow(S); % 显示状态矩阵

ti=title(['time = 0',', N=0'],'Fontsize',14,'Fontname','Times New Roman'); % 显示时间

T=0; % 记录时间的参数

for k=1:30000; % 循环计算

    xt=4; % 产生粒子的位置

    yt=N/2; % 产生粒子的位置

    Ss=0; % 控制下面循环是否终止的参数

    while Ss<1; % 计算当前粒子的吸附过程

        [dx,dy]=choose_D(0.25,0.25,0.25,0.25); % 计算粒子位移量

        xt=xt+dx; % 计算下一时刻粒子的位置

        yt=yt+dy; % 计算下一时刻粒子的位置

        if xt<2.5|xt>N-1.5||yt<2.5|yt>N-1.5; % 判断粒子是否逸出边界           

            Ss=2; % 把Ss赋值为2,从而可以退出循环

        end

        if [S(xt+1,yt)+S(xt-1,yt)+S(xt,yt+1)+S(xt,yt-1)]<3.5; % 判断近邻是否有粒子 

            S(xt,yt)=0; % 固定当前运动的粒子

            Ss=2; % 把Ss赋值为2,从而可以退出循环

        end                

    end

    set(Ii,'CData',S); % 显示当前状态矩阵

    T=T+1; % 累加时间参数

    set(ti,'String',['time = ',num2str(T),', N=',num2str(sum(sum(1-S))-[N/4+1])]); % 更新时间参数

    pause(0.01); % 暂停一下，显示动画效果

end

3 运行结果

4 参考文献

[1]黄建峰, 杨屹, 李羽晨,等. 基于元胞自动机法的等轴枝晶生长数值模拟[J]. 热加工工艺, 2010, 39(10):5.

[2]陈瑞, 许庆彦, 柳百成. 基于元胞自动机方法的定向凝固枝晶竞争生长数值模拟[J]. 物理学报, 2014(18):12.

博主简介：擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机、雷达通信、无线传感器等多种领域的Matlab仿真，相关matlab代码问题可私信交流。

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