Simulação numerica da transferencia de calor e massa na solidificação de ligas binarias, considerando instabilidades morfologicas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro TecnologicoUm modelo é proposto para solução numérica da transferência de calor e massa na solidificação unidirecional de ligas binárias hipoeutéticas, considerando a possibilidade da ocorrência de instabilidades morfológicas. São determinados o campo de entalpia, a distribuição de soluto, a velocidade de avanço da interface, bem como características da microestrutura de solidificação em função do tempo e da posição no domínio. A hipótese fundamental no presente trabalho é de que o efeito preponderante para os fenômenos de transporte, devido ao aparecimento de morfologias mais complexas, é o aumento da superfície entre o líquido e o sólido. É usada a teoria de estabilidade linear desenvolvida por Mullins e Sekerda, bem como as conclusões de Langer e Muller-Krumbhaar acerca do critério marginal de estabilidade, para incluir o efeito da instabilidade nos balanços térmico e mássico junto à interface. As equações de transporte de espécie química e de energia são resolvidas para as regiões líquida e sólida usando o método dos volumes finitos. Mediante a definição de uma interface itinerante entre os subdomínios correspondentes às regiões líquida e sólida, um conjunto completo de equações discretizadas é resolvido simultaneamente para todo o domínio. As comparações entre os resultados obtidos com o presente modelo e dados experimentais e teóricos da literatura, demonstram que o modelo e a metodologia de solução são capazes de rever a solidificação unidirecional de ligas binárias, mesmo quando ocorre o crescimento de estruturas celulares na interface de solidificação

Modélisation de la solidification de gouttes atomisées

DANS CE TRAVAIL, NOUS PRESENTONS DES RESULTATS EXPERIMENTAUX METTANT EN EVIDENCE LA DISTRIBUTION NON UNIFORME DE SOLUTE A L'ECHELLE DE DES GOUTTES ATOMISEES D'AL-CU. UN MODELE A ETE PROPOSE POUR LA SOLIDIFICATION D'UNE GOUTTE SPHERIQUE D'ALLIAGE BINAIRE SOUMISE A LA CONVECTION. LA SOLIDIFICATION DEMARRE AU CENTRE DE LA GOUTTE ET PROGRESSE RADIALEMENT VERS SA PERIPHERIE. DES MOYENNES VOLUMIQUES DES BILANS D'ENERGIE ET DE SOLUTE SUR LES PHASES ONT ETE PRISES. LES EQUATIONS OBTENUES PERMETTENT L'EVALUATION DES DISTRIBUTIONS DE L'ENTHALPIE, DE LA TEMPERATURE, DES FRACTIONS DES PHASES, ET DU TITRE MASSIQUE DE SOLUTE DANS LA GOUTTE. DES RESUL TATS SONT PRESENTES POUR UNE GOUTTE D'AL 10%MASS CU POUR DES SURFUSIONS DE GERMINATION IMPOSEES A 0,30 ET 60 cC. LE MODELE PREVOIT DES SEGREGATIONS DE SOLUTE DANS LA GOUTTE AINSI QUE DE LA REFUS ION SYSTEMATIQUE DES STRUCTURES SOLIDES SURSATUREES, LAQUELLE PEUT ETRE A L'ORIGINE DE LA FRAGMENTATION DES STRUCTURES DE SOLIDIFICATION.IN THIS WORK WE PRESENT RESUL TS OF LOCAL MEASUREMENTS OF THE SPECIES COMPOSITION MADE ON ATOMIZED AL-CU DROPLETS. THIS ANAL YSIS SHOWS A NON-UNIFORM DISTRIBUTION OF ALLOY COMPOUNDS lN SECTIONS OF THE DROPLETS. A NUMERICAL MODEL WAS PROPOSED FOR THE SOLIDIFICATION OF A SPHERICAL DROPLET SUBJECT TO CONVECTION. THE SOLIDIFICATION STARTS WITH AN IMPOSED UNDERCOOLING AT THE CENTER OF THE DROPLET AND PROGRESSES SPHERICALL Y TOWARDS ITS EXTERNAL SURFACE. VOLUME AVERAGE OF THE OF THE ENERGY AND SOLUTE BALANCES WAS TAKEN FOR EACH PHASE. THE RESUL TANT EQUATIONS ALLOWED TO EVALUATE THE DISTRIBUTIONS OF THE PHASE FRACTIONS, TEMPERATURE, ENTHALPY AND SOLUTE COMPOSITION lN THE DROPLET. RESUL TS ARE PRESENTED FOR DROPLETS OF AL-10%MASS CU, AND NUCLEATION UNDERCOOLING OF 0,30 AND 60 cC THE MODEL PREDICTS THE SOLUTE SEGREGATION lN THE DROPLET. IT PREDICTS ALSO A SYSTEMATIC REM EL TING OF THE SUPERSATURATED SOLID STRUCTURES, WHICH CAN BE RELATED WITH FRAGMENTATION AND POSSIBLE GRAIN REFINING.NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF