合金凝固中的最优与迟滞通量：变分原理与烟囱间距

我们采用数值方法分析了二元合金凝固形成的二维糊状层中控制烟囱（无固体的通道）间距的机制。烟囱是浮力效应将物质从糊状层输运到其形成液体中的主要通道。实验显示烟囱间距会粗化，我们探究了一个假设，即这一观察结果是变分原理的体现：烟囱间距通过调整以优化物质输运，从而最大化糊状层中储存势能的释放速率。最优溶质通量随糊状层瑞利数近似线性增加。然而，当间距低于临界值时，烟囱塌陷，溶质通量停止，揭示了烟囱对流与无流动之间的迟滞现象。