技术论文和演示文稿

已经开发出一个外部库M4DLIB [1]来解决与溶液热力学结合的多物理问题。这种方法通过在每个数值节点上合并完整的Gibbs能量最小化常规来扩展局部平衡概念[2]，以根据全球温度，焓或浓度条件来计算平衡（图1）。M4DLIB的应用允许进行复杂的多物理模拟，涉及多组分，理想和非理想系统，物种，反应性和多相流以及相变过程。

描述了在多组分非理想系统中涉及固化的示例，并将结果与​​0D经典平衡方法进行比较，例如平衡固化或Scheil冷却以及以前的多物理固化模拟方法[3,4]。

在建模实际多组分 - 多态化学系统时，通常可以根据当地条件存在各种阶段的混合物。在更复杂的情况下，可能存在混杂的差距可以在同一阶段或不同阶段之间存在，从而导致两个或多个液相的共存。在高温化学系统（例如液态金属，哑光或炉渣）中通常是这种情况。与先前模型相比，使用M4DLIB模拟相变过程的一个优点是，该系统不仅限于二进制系统。

复杂的最小化例程解决了多物理域中的每个数值节点的多维约束优化问题。此过程由M4DLIB进行，为COMSOLMultiphysics®软件提供所有需要的热力学信息。在（图2）中说明了二进制系统的约束最小化问题，其中混合的吉布斯自由能由两个变量描述：固体分数（SF）和固相中的组件A的浓度（XAS）。

M4DLIB可作为Windows和OS X的动态库可用，可以通过使用“外部功能”直接从Comsol软件中调用。描述化学系统所需的热力学数据是在模型初始化期间加载的，从而可以通过简单地更改热力学数据库的文件名来求解各种化学系统。这些，可以从用于纯化学计量化合物的公开信息[5,6]以及感兴趣的解决方案模型的特定知识中创建。另外，可以根据可用文献信息要求将私人热力学数据库文件发送给M4DYNAGICS，以获取特定应用程序。

如图（3）所示，Comsol Application Builder已用于创建二进制解模型的仿真应用程序，计算了所选热力学数据库所描述的相应相图，该数据库表示为系统的固体分数的表面图。作为温度和全局成分的函数。该应用还绘制了固体和液体溶液的混合的积分吉布斯自由能，该溶液与温度的关系。

通过求解坩埚内的液体混合物作为时间的函数，可以证明将M4DLIB作为外部文库的应用（图4）。