La transition de phase solide/liquide en croissance cristalline par fusion de zone connue dans la littérature sous la dénomination zone flottante est analysée dans des conditions de microgravité. Le contrôle de cette configuration à travers les conditions de chauffage et de tirage du cristal est étudié. La difficulté liée à la présence de transition de phase est surmontée par une formulation de type enthalpie–porosité. La distribution spatiale du flux imposé à la surface libre affecte d'une manière significative l'hydrodynamique du système ainsi que la position et la forme de l'interface solide/liquide. L'accroissement de la densité de flux réduit le temps de réponse lié à l'apparition de la phase liquide. L'écoulement au voisinage du point singulier dépend davantage de la densité d'énergie que de sa distribution.
The solid/liquid transition during crystal growth by a floating zone technique is analysed under microgravity conditions. The control of this technique by considering heating conditions and pulling velocity is studied. The difficulty attached to the phase change transition is surmounted by the use of an enthalpy–porosity formulation. The spatial distribution of the applied heating at the free surface strongly affects the dynamics of the system, the shape and position of the interface. The increase in the energy density reduces the response time of the fluid phase appearance in the transient regime. The flow near the singularity line depends more on the total energy than on the flux distribution.
Keywords: Heat transfer, Thermocapillary convection, Floating Zone, Microgravity, Phase change
@article{CRMECA_2004__332_5-6_447_0,
author = {Rachid Bennacer and Mohammed El Ganaoui and Elalami Semma},
title = {Quelques param\`etres de contr\^ole de la convection thermocapillaire en croissance par fusion de zone en microgravit\'e},
journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
pages = {447--456},
publisher = {Elsevier},
volume = {332},
number = {5-6},
year = {2004},
doi = {10.1016/j.crme.2004.02.011},
language = {fr},
}
TY - JOUR AU - Rachid Bennacer AU - Mohammed El Ganaoui AU - Elalami Semma TI - Quelques paramètres de contrôle de la convection thermocapillaire en croissance par fusion de zone en microgravité JO - Comptes Rendus. Mécanique PY - 2004 SP - 447 EP - 456 VL - 332 IS - 5-6 PB - Elsevier DO - 10.1016/j.crme.2004.02.011 LA - fr ID - CRMECA_2004__332_5-6_447_0 ER -
%0 Journal Article %A Rachid Bennacer %A Mohammed El Ganaoui %A Elalami Semma %T Quelques paramètres de contrôle de la convection thermocapillaire en croissance par fusion de zone en microgravité %J Comptes Rendus. Mécanique %D 2004 %P 447-456 %V 332 %N 5-6 %I Elsevier %R 10.1016/j.crme.2004.02.011 %G fr %F CRMECA_2004__332_5-6_447_0
Rachid Bennacer; Mohammed El Ganaoui; Elalami Semma. Quelques paramètres de contrôle de la convection thermocapillaire en croissance par fusion de zone en microgravité. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 5-6, pp. 447-456. doi : 10.1016/j.crme.2004.02.011. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2004.02.011/
[1] Marangoni effects in crystal growth melts, Phys. Chem. Hydrodynamics, Volume 2 (1981), pp. 263-280
[2] Thermocapillarity flow and melt/solid interfaces in floating zone crystal growth under microgravity, J. Crystal Growth, Volume 102 (1990), pp. 1403-1414
[3] Numerical computation of heat flow, fluid flow and interface shapes in the float zone of lithium niobate during a melting process, Int. J. Heat Mass Transfer, Volume 39 (1996), pp. 3707-3716
[4] A numerical study of the effect of free surface deformation on buoyancy and thermocapillary convection, J. Comput. Phys., Volume 132 (1997), pp. 34-50
[5] Oscillatory Marangoni convection in cylindrical liquid bridges, Phys. Fluids, Volume 8 (1996) no. 11, pp. 2906-2922
[6] Steady and oscillatory thermocapillary convection in liquid columns with free cylindrical surface, J. Fluid Mech., Volume 126 (1983), pp. 545-567
[7] On the numerical treatment of viscous singularities in wall-confined thermo-capillary convection, Phys. Fluids, Volume 12 (2000), pp. 2695-2697
[8] Oscillatory thermocapillary convection in open cylindrical annuli. Part 1. Experiments under microgravity, J. Fluid Mech., Volume 491 (2003), pp. 239-258
[9] Flow and transport in a multilayered fluid system I. Influence of 1- or μ−g environment, Int. J. Heat Mass Transfer, Volume 39 (1996) no. 13, pp. 2751-2770
[10] the effect of heat flux distribution on thermo-capillary convection in a side-heated liquid bridge, Numer. Heat Transfer Part A, Volume 41 (2002), pp. 657-671
[11] Computational solution for fluid under solid/liquid phase change conditions, Int. J. Computers and Fluid, Volume 31 (2002) no. 4, pp. 539-556
[12] Etude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 331 (2003), pp. 631-639
[13] The ultimate conservative difference scheme applied to unsteady one-dimensional advection, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., Volume 88 (1991), pp. 17-74
[14] Enhancements of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flows, Numer. Heat Transfer, Volume 7 (1984), pp. 147-163
Cité par Sources :
Commentaires - Politique
El Alami Semma; Mohammed El Ganaoui; Abdelkhalek Cheddadi; ...
C. R. Méca (2003)
Christelle Reynard; Robert Santini; Lounès Tadrist
C. R. Méca (2003)