Título

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA SOLIDIFICAÇÃO DE METAIS PUROS UTILIZANDO O MODELO DO CAMPO DE FASES

MODELING AND SIMULATION OF THE SOLIDIFICATION OF PURE METALS USING THE PHASE-FIELD METHOD

Autoria

LAMOTTE, ALAN; MARTORANO, ; AQUINO, MARCELO

LAMOTTE, ALAN

Eu sou esse autor

MARTORANO,

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AQUINO, MARCELO

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DOI

10.5151/2594-5327-23241

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Resumo

No presente trabalho foi implementado um modelo matemático baseado no método do campo de fases para simular a solidificação de metais puros em domínios bi e tridimensionais. O modelo foi utilizado para observar a estabilidade da interface sólido-líquido sob diversas condições de transferência de calor e propriedades características. Os resultados, quando possível, foram comparados com soluções disponíveis na literatura para validar o desenvolvimento do modelo. Observa-se que os resultados do modelo relativos à formação e à morfologia das instabilidades que surgem na interface estão consistentes com a teoria do super-resfriamento constitucional. Nota-se que a anisotropia da energia de interface sólido-líquido causa o crescimento de braços dendríticos em direções preferenciais, mas a transferência de calor, afetada pelo formato do domínio, também tem efeitos na localização e crescimento das instabilidades.

In this paper was implemented a mathematical model based on the method of phasefield to simulate the solidification of pure metals in two and three dimensional domains. The model was used to observe the stability of the solid-liquid interface under varying conditions of heat transfer characteristics and properties. The results, when possible, were compared with solutions available in the literature to validate the model development. It is observed that the model results relating to the formation and morphology of instabilities that arise at the interface are consistent with the theory of constitutional supercooling. Note that the anisotropy energy of solid-liquid interface causes growth of dendrite arms in preferential directions, but the heat transfer affected by the shape of the domain, it also has effect on the growth and location of instabilities.

Palavras-chave

Campo de fases; Simulação; Modelos matemáticos; Metal puro.

Phase-field; Simulation; Mathematic models; Pure metal.