Comptes Rendus
no. 9
Étude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale

Présenté par : René Moreau

El Alami Semma1, 2  ; Mohammed El Ganaoui3  ; Abdelkhalek Cheddadi2  ; Patrick Bontoux1
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
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 9, pp. 631-639.

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.

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.

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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 
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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

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