宏细分的系统基准测试：修改混合模型性能评估

最近出现了新的合金结晶基准测试，称为AFRODITE，具有明确的设置和最先进的测量，使其能够彻底评估宏细分 (MS) 汇解器，特别是其预测MS图图谱不同特征的能力。在本研究中，我们首先发展了一个解析解，用于合金结晶Stefan问题，该问题涉及熔体、固体和糊状区域。该新的解析解扩展了之前的解（S. Cho和J. Sunderland, 'Heat-conduction problems with melting or freezing', J. Heat Transfer, vol. 91, pp. 421-426, 1969），通过将线性微细分规律作为温度函数代替空间坐标来实现。随后，我们采用该解来验证在仅存在热扩散的限制条件下的OpenFOAM MS 汇解器。随后，为了捕捉Sn-3%Pb AFRODITE基准的MS图谱，该汇解器采用标准Blake-Kozeny-Carman渗透率定律，并采用其混合变体，该变体在本工作中稍作修改，以更好地与物理学相吻合，确保从糊状区域到孔隙区域的特征连续过渡。结果表明，混合模型在预测MS图谱的主要特征方面表现出更好的性能，包括通道细分形貌和因堆积效应而产生的峰值细分程度，与实验观察一致。对结果进行细致分析揭示，这些改进预测源自混合模型对再熔、熔体沿平行于固化前沿的输运以及沿垂直于固化前沿的输运更准确的估计。