کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5483176 1522312 2017 16 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A review of dendritic growth during solidification: Mathematical modeling and numerical simulations
ترجمه فارسی عنوان
بررسی رشد دندریتیک در طی قلیایی: مدلسازی ریاضی و شبیه سازی عددی
ترجمه چکیده
رشد دندریتیک یکی از رایج ترین میکروارگانیسم ها در خرد کردن فلزات و محلول است. موضوع رشد دندریتیک از نظر علمی و صنعتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از یک طرف، رشد دندریتیک در زمینه پویایی غیر خطی به یک موضوع عمیقا مورد بررسی تبدیل شده است. از سوی دیگر، درک برخی از مفاهیم مهندسی، عمدتا در زمینه متالورژی و ذخیره انرژی حرارتی پنهان که در آن از مواد تغییر فاز استفاده می شود، ضروری است. بنابراین، درک و مدل سازی سازوکارهایی که ساختارهای دندریتی را در بر می گیرند، اهداف تحقیقات زیادی در دهه های گذشته بوده است. برای درک شکل گیری دندریت ها، لازم است فهم مکانیسم های فیزیکی در رابط کاربری که دو فاز را جداسازی می کند. این مقاله بررسی و در مورد تئوری های موجود رشد دندریتی را مورد بررسی و بحث قرار می دهد و سپس شرایط گیبس-تامسون را معرفی می کند که باید مورد توجه قرار گیرد تا تمامی اثرات متقابل را مورد بررسی قرار دهد. بر اساس شرایط گیبس-تامسون، یک مدل کامل ریاضی توصیف مشکل رشد دندریتیک برای مواد خالص فرموله شده است. این مدل شامل معادلات گرما در فازهای مایع و جامد، معادله حفاظت گرما در رابط بین این دو فاز و معادله گیبس-تامسون پیشنهاد شده است. به منظور حل این مشکل غیر خطی پیچیده، چندین روش عددی توسعه یافته است. از این رو، در بخش آخر، این مقاله، این روش های عددی را که بین دو کلاس اصلی شامل ردیابی صریح و ضمنی رابط متحرک است، بررسی می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی انرژی انرژی های تجدید پذیر، توسعه پایدار و محیط زیست
چکیده انگلیسی
Dendritic growth is one of the most common microstructures in metal and solution solidification. The subject of dendritic growth has received much attention from both scientific and industrial points of view. On the one hand, dendritic growth has become a deeply investigated subject in non-linear dynamics field. On the other hand, its understanding became essential for some engineering applications, mainly in metallurgy and latent thermal energy storage where phase change materials are used. Therefore, understanding and modeling the mechanisms which result the dendritic structures has been the objective of much research over the last decades. In order to understand the formation of dendrites, it is essential to understand the physical mechanisms on the interface separating the two phases. This paper reviews and discusses the available theories of dendritic growth, and then introduces the Gibbs-Thomson condition which has to be taken into account to handle all interfacial effects. Based on the Gibbs-Thomson condition, a complete mathematical model describing the dendritic growth problem for pure substances is formulated. This model includes the heat equation in both liquid and solid phases, the heat conservation equation at the interface separating these two phases, and the proposed Gibbs-Thomson equation. In order to solve this complex non-linear problem, several numerical methods have been developed. Hence, in its last section, the paper reviews these numerical methods distinguishing between two major classes involving the explicit and the implicit tracking of the moving interface.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Renewable and Sustainable Energy Reviews - Volume 74, July 2017, Pages 1064-1079
نویسندگان
, , , ,