OpenGL计算机模拟材料二维扩散及其运动及C++程序
毕业论文关键词：分子动力学；扩散；计算机模拟；热处理；
Computer simulation of two-dimensional diffusion and movement of materials
Abstract In solid materials，diffusion is the only way to achieve transmission of matter.Many phenomena in the process of manufacture or use of materials and some properties have correlation with diffusion，such as solid state phase transition,solidification etc.Thus,explanation for the macroscopical law and microcosmic mechanism of diffusion are very important. So a further investigation of diffusion has both theoretical and practical significance. In this paper, the application of molecular dynamics computer simulation method to study material atomic two-dimensional diffusion and movement, carried out by the C++ programming, OpenGL software for image data, through the Excel software to deal with the experimental data and the atomic trajectories, final theory to analyze the diffusion of atoms in heating process.
KeyWords: Molecular dynamics ; computer simulation ; the heat treatment
目 录
1 引言 1
1.1 扩散 1
1.2 扩散的微观机制 2
1.3 影响扩散的因素 3
1.4 扩散定律 3
1.4.1 菲克第一定律 3
1.4.2 菲克第二定律 3
1.4.3 原子跳跃与扩散距离 3
1.5 扩散的热力学分析 4
1.6 分子动力学 4
1.7 研究意义与任务 6
1.7.1研究意义 6
1.7.2 实验任务 6
1.7.3 段性困难 6
2 理论基础 7
2.1 计算机模拟 7
2.2 计算方法 7
2.3 C语言 8
2.4 OpenGL 10
2.5 Excel数据处理 11
2.6 实验思路 11
3 计算机模拟二文扩散 13
3.1 调整计算机编程时的程序参数 13
3.2 环形扩散引起的均匀熔融 15
4 实验结论及分析 19
致 谢 20
参考文献 21
附页：C++程序 22
1 引言
随着现代科学( 如量子力学、统计物理、固体物理、量子化学、计算科学、图形学等) 理论和方法的飞速发展, 人们对功能材料性能要求越来越高, 计算机模拟技术发挥了巨大潜力, 应用越来越广泛。计算机模拟技术的发展, 使材料科学从半经验地定性描述逐渐进入定量预测控制的更为科学的阶段, 在材料科学中占有非常重要的地位。
热处理数学模型和计算机模拟在中国已受到高度的重视, 并已开展了多方面的基础研究, 取得了一定的成果, 有助于提高模拟的精度。针对实际生产中情况建立比较复杂的数学模型以求扩大计算机模拟的应用范。
热处理计算机模拟的发展前景诱人, 潜力巨大, 但还应指出, 它还是一种很不成熟甚至可能存在误区的技术。许多关键技术尚待经过长期的艰巨的努力才可望解决。非线性问题的算法( 尤其是多种非线性因素的交互作用) 、相变计算的精确性、流场动力学与界面换热不均匀性的模拟、对流- 辐射- 导热的耦合、形状复杂的多物体间的辐射等等方面都还有许多难度很大的课题有待人们深入研究。