Comptes Rendus
Étude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale
[Instability of melt flow and solidification front during horizontal growth]
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 9, pp. 631-639.

Convective instabilities of low Prandtl number fluids are subject to various studies. The purpose here is an extension to hydrodynamic transitions in the fluid phase with a free or rigid surface under phase change and to construct the corresponding bifurcation diagram. Investigations interesting the process control by using the latent heat and the solid/liquid thermal conductivity difference are considered. The solution methodology is based on a front localisation approach showing a very good ability to describe convection regimes coupled to the phase change transition in the case of vertical solidification with confinement.

L'investigation des instabilités convectives pour des fluides à faible nombre de Prandtl a fait l'objet de plusieurs études. Il s'agit ici de réaliser une extension à un bain fondu à surface libre ou rigide en changement de phase et de construire le diagramme de bifurcation correspondant. Quelques situations de contrôle à travers la chaleur latente et l'écart des conductivités solide/liquide sont considérées. L'approche de résolution adoptée est basée sur une méthode de localisation du front ayant montré une très bonne aptitude à la description des régimes convectifs en présence de changement de phase pour une configuration verticale confinée.

Received:
Accepted:
Published online:
DOI: 10.1016/S1631-0721(03)00150-5
Mot clés : Mécanique des fluides numérique, Convection thermique, Transitions, Interface, Surface libre
Keywords: Computational fluid mechanics, Thermal convection, Transitions, Interface, Free surface

El Alami Semma 1, 2; Mohammed El Ganaoui 3; Abdelkhalek Cheddadi 2; Patrick Bontoux 1

1 MSNM, FRE CNRS 2405, les Universités d'Aix Marseille, 38, Frédéric Joliot-Curie, 13451 Marseille cedex 13, France
2 École Mohammadia d'ingénieurs, Université Mohammed V, avenue Mohammed V, Agdal, Rabat, Maroc
3 SPCTS, UMR CNRS 6638, Université de Limoges, 123, Albert Thomas, 87060 Limoges, France
@article{CRMECA_2003__331_9_631_0,
     author = {El Alami Semma and Mohammed El Ganaoui and Abdelkhalek Cheddadi and Patrick Bontoux},
     title = {\'Etude num\'erique des instabilit\'es de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirig\'ee horizontale},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {631--639},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {331},
     number = {9},
     year = {2003},
     doi = {10.1016/S1631-0721(03)00150-5},
     language = {fr},
}
TY  - JOUR
AU  - El Alami Semma
AU  - Mohammed El Ganaoui
AU  - Abdelkhalek Cheddadi
AU  - Patrick Bontoux
TI  - Étude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2003
SP  - 631
EP  - 639
VL  - 331
IS  - 9
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/S1631-0721(03)00150-5
LA  - fr
ID  - CRMECA_2003__331_9_631_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A El Alami Semma
%A Mohammed El Ganaoui
%A Abdelkhalek Cheddadi
%A Patrick Bontoux
%T Étude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2003
%P 631-639
%V 331
%N 9
%I Elsevier
%R 10.1016/S1631-0721(03)00150-5
%G fr
%F CRMECA_2003__331_9_631_0
El Alami Semma; Mohammed El Ganaoui; Abdelkhalek Cheddadi; Patrick Bontoux. Étude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 9, pp. 631-639. doi : 10.1016/S1631-0721(03)00150-5. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(03)00150-5/

[1] W. Shyy Computational Modelling for Fluid Flow and Interfacial Transport, Elsevier, Amsterdam, 1994

[2] E. Monberg Handbook of Crystal Growth 2A: Basic Techniques (D.T.J. Hurle, ed.), North-Holland, Amsterdam, 1994, p. 52

[3] The Growth of Crystals from Liquids (J.C. Brice, ed.), North-Holland, New York, 1976

[4] D.T.J. Hurle; E.D. Jakeman; C.P. Johnson J. Fluid Mech., 64 (1974), p. 565

[5] M.J. Crochet; F.T. Geyling; J.J. Van Schaftingen Int. J. Numer. Methods Fluids, 7 (1987), p. 29

[6] K.H. Winters Int. J. Numer. Methods Engrg., 25 (1988), p. 401

[7] J.P. Pulicani; E.C. Del Arco; A. Randriamampianina; P. Bontoux; R. Peyret Spectral simulations of oscillatory convection at low Prandtl number, Int. J. Numer. Methods Fluids, Volume 10 (1990), p. 481

[8] (B. Roux, ed.), Notes on Numerical Fluid Mechanics, 27, 1990

[9] H. De Groh III, Interface shape and convection during solidification and melting of Succinonitrile, NASA Technical Memorandum 106487, 1994

[10] H. Zhou; A. Zebib Oscillatory convection in solidifying pure metal, Numer. Heat Transfer Part A, Volume 22 (1992), pp. 435-468

[11] R. Sampath; N. Zabaras Numerical study of convection in the directional solidification of a binary alloy driven by the combined action of buoancy surface tension and electromagnetic forces, J. Comp. Phys., Volume 168 (2001), pp. 384-411

[12] S. Ostrach Covection phenomena at reduced gravity of importance for materials processing, Proc. Second Eur. Symp. On Material Sciences in Space, 1976 (ESA-SP-114)

[13] M. El Ganaoui; Ph. Larroudé; D. Morvan; P. Bontoux Numerical solidification of gravitationnal effects during directional solidification, Adv. Space Res., Volume 22 (1998) no. 8, pp. 1175-1178

[14] M. El Ganaoui; P. Bontoux; D. Morvan Localisation d'un front de solidification en interaction avec un bain fondu instationnaire, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. IIb, Volume 306 (1999), pp. 41-48

[15] M. El Ganaoui; A. Lamazouade; P. Bontoux; D. Morvan Computational solution for fluid flow under solid/liquid phase change conditions, Int. J. Computers and Fluids (2002), pp. 539-556

[16] R. Eymard; R. Herbin; T. Gallouet Finite volume methods (P.G. Ciarlet; J.-L. Lions, eds.), Handbook of Numerical Analysis, Vol. VII, North-Holland, 2000

[17] C.W. Lan; M.K. Chen; M.C. Liang Bifurcation and stability analyses of horizontal Bridgman crystal growth of a low Prandtl number material, J. Crystal Growth, Volume 187 (1998), pp. 303-313

[18] D. Schwabe Surface tension driven flow in crystal growth melts (H.C. Freyhardt, ed.), Crystals: Growth, Properties and Applications, Vol. 11, Springer-Verlag, Berlin, 1988, p. 75

[19] B.P. Leonard; S. Mokhtari Beyond first order upwinding: the ULTRA-SHARP alternative for nonoscillatory steady-state simulation of convection, Int. J. Numer. Methods Engrg., Volume 30 (1990), pp. 729-766

Cited by Sources:

Comments - Policy