几种典型分形基底上受限固-固模型生长表面粗糙度及极值高度的数值模拟研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fanjing0
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近年来人们从实验和理论等方面对非平衡态下的表面界面粗化生长现象进行了广泛深入的研究并取得了丰富和有价值成果。基底的结构对生长表面的性质有重要的影响,特别是分形基底结构对生长表面性质的影响近来引起了人们的浓厚兴趣。通过对比分析不同分形基底上离散生长模型生长表面的动力学性质来探究分形基底结构对表面生长动力学性质的影响。  本文采用蒙特卡洛方法,通过在具有相同分形维数的谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底以及具有相近随机游走指数的科赫曲线和科赫格子分形基底上受限固-固模型生长表面的表面粗糙度及生长极值高度的分析研究,确定这些分形基底的结构对受限固-固模型生长表面动力学标度性质的影响。  结果分析表明:谢尔宾斯基箭头和蟹状基底上受限固-固模型的表面宽度均表现出很好的动力学标度行为,仍然满足Family-Vicsek标度规律,但由此计算得到的粗糙度指数,动力学标度指数,生长指数并不相同。分形基底结构的改变影响了离散生长模型的动力学行为,基底谱维数的不同造成了表面界面粗糙度的差异。此外,饱和生长表面的极值高度并不能满足Weibull,Gumbel和Frechet这三种常用的极值统计分布,而是能很好地符合Asym2Sig分布。而在科赫曲线和科赫格子分形基底上,尽管两种分形基底具有不同的分形维数和谱维数,但是通过计算,在两种分形基底上得到了在误差范围内相同的粗糙度指数。两种分形基底上饱和表面相对生长高度极值具有相似的统计分布规律,重新标度后可以很好的塌缩在一起,也能很好的满足Asym2Sig函数分布,表明基底的随机游走指数主要影响了离散模型饱和生长表面的饱和性质。
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