1. 研究目的与意义（文献综述）

锡是人类最早使用的金属之一，也是最具广泛工业用途的金属之一，具有质地柔软，熔点低，展性强，塑性强等优良特性。它被广泛应用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装等。随着经济的发展，其应用领域不断扩大。它特殊的性质有助于广泛领域的基础性研究，包括金属锡熔化时的相变转化机理和动力学^[1]。其中相变过程直接影响材料加工、连续铸造、包覆电镀等过程的生产效率。而对于金属熔化过程，特别是金属锡的熔化，需要维持高于熔点的温度，这需要消耗大量能源，成本相对较高，对于锡熔化的研究相对较少。所以研究金属锡熔化过程中热传递和流动特性具有重要意义^[2]。

金属熔化过程中，材料属性不变的情况下，固体区不断减小，液体区不断增加，固体和液体的分界面有重要影响，这也叫做移动边界问题。直到20世纪70年代末期，固液连接面的影响才受到关注（stefan问题）。随后许多实验性和数字性调查揭示了移动边界对于固液相变过程的重要影响^[3]。

国外众多学者对锡熔化问题的研究现状：antonkidess使用直接数值模拟（dns），把模拟用到的相关系数增加了一个数量级，匹配了实验观察到的熔池形状^[4]。hereil和mabire以lif为窗口材料，获得了在38-55g帕斯卡，sn目标连接面的高温测量结果^[5]。hu j b用模型化的逆转冲击方法，测量了在37-80g帕斯卡的范围内，锡中声的速率^[6]。burakovsky给出了：不同金属熔化温度和压力的模型，又叫做位错熔化模型^[7,8]。young发表了著名的锡相表和区域联系方法，来研究锡的熔化曲线^[9]。basu和data把镭射光线照射下的非糊状区域数学化，模拟了金属熔化的过程，并且在熔池中发现了两个旋向相反的单元，帮助解释了熔池的形状^[10,11]。voller用熔池糊状区域分析了相变问题，同时分析了固液区域。解决了连接面的性质快速变化的问题^[12]。liu m and liu l将室温下锡的等温线的计算数据与morse mos的实验数据进行对比，发现二者符合^[13]；由此，他们在高压下预测金属熔化温度的实验中，在一定温度和压力范围内，对一些小区域的熔化温度（用一些临界点和相边界为条件）进行研究，然后整体性地将所有实验结果联系起来^[14-16]；再根据区域联系方法，联系β锡和γ锡，最终获得熔化曲线。koheihamaguchi在给定的温度梯度和热负荷下，模拟金属熔融，研究具有温度梯度的模拟熔融池中的流动。评估了具有自由表面的熔融金属中，marangoni对流的发展过程^[17]。v. s. savvin在锡熔化过程中，考虑到相界处实现准平衡状态的各种机制，在非固定扩散模式下，实验研究了锡 - 铊系统接触熔化过程中，液层生长的动力学^[18]。锡完整熔化曲线经过学者专家们坚持不懈的对计算与试验，同时不断地优化改进相关系数，使其准确性得到了大大提升，得到了社会的认可，并体现出锡熔化研究在金属加工和材料成型领域的重要作用。

2. 研究的基本内容与方案

2．1研究内容

本文主要对锡熔化过程金属熔体温度分布和流动进行模拟；对金属熔体传热和流动进行分析。结合金属熔体过冷度、熔体流动、熔融前沿等对熔化过程的影响，综合分析金属锡熔化过程。

3. 研究计划与安排

（1）查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需技术方案及措施。确定方案，完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告。 （第1周—第3周）

（2）建立锡熔化过程的流动与传热的数值模型。 （第4周—第4周）

（3）学习comsol multiphysics软件，实现对锡熔化过程的流动与传热的数值模拟。 （第5周—第8周）

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 习锋,蔡灵仓.theoreticalstudy of a melting curve for tin[j].chinese physics b,2009,18.

[2] 球状金属颗粒在流动熔体中熔化过程的数学模型，东北大学，2017.

[3] 林雪萍,彭晓峰,王补宣,christopherdavid m.influence of marangoni flow on the melting process[j].progress innatural science,1997(05):106-113.