Abstract
本論文的內容主要為二元合金固化過程中熱質對流傳遞現象的數值模擬與研究。針對此一問題所遭遇到的諸多困難，本文提出了一系列的數值方法加以解決。首先，為了處理液固相變化過程中潛熱釋放的問題，本文以熱焓模式為基礎發展出「潛熱法」。由於這個方法可以適當的處理潛熱的釋放，所以它可以精確地預測固化過程中液固界面的移動情形。此外，本文提出了修正的權重函數法，使其可以處理計算區域中含有不連續物理性質的問題，並且以一個二維的鑄造問題為例，考慮鑄模與一具有任意形狀的鑄件間之共軛熱傳問題。舉凡鑄模的散熱能力、金屬液的潛熱大小及澆注溫度、冷激件的效應以及鑄件與鑄模間由於凝固收縮所產生的接觸熱阻等諸因素的影響皆有加以研究。再者，為了處理液態區內之自然對流，本文以人為壓力源的觀念發展出兩套數值計算法則，稱為APPLE 及NAPPLE，它們分別適用於交錯性及非交錯性網格系統之數值計算。由於NAPPLE計算法則的簡易特性，所以它特別適用於求解固化過程中複雜流場的計算。在本論文的第五章中，採用前述所發展的潛熱法以及NAPPLE計算法則來求解二元合金固化的問題。本文從巨觀模式的觀點，採用體積平均法，推導出一套可適用於液態區、固態區以及液固共存區的統御方程式。並以一氯化氨水溶液之固化問題為例，研究其固化過程中之熱質對流傳遞以及液固共存區隨著時間的成長情形。本文將數值計算的結果與前人所做的實驗相比較，發現在相同的時間下，液相線的位置與實驗的結果相當吻合。