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EP: Extraterrestrische Physik

EP 12: Materie unter Mikrogravitation

EP 12.2: Vortrag

Freitag, 24. März 2000, 12:00–12:15, H1

Numerische Modellierung des freien dendritischen Wachstums auf mesoskopischer Laengenskala — •Stephan Rex, Bernd Kauerauf, I n und Gerhard Zimmermann — ACCESS e.V.,Intzestr.5,D-52072 Aachen

Beim freien dendritischen Wachstum eines Keimes in eine unterkuehlte Schmelze spielt sich die Strukturbildung typisch auf Laengenskalen zwischen Mikrometer und Millimeter ab. Wegen des hohen Rechenaufwandes ist bisher keine geschlossene dreidimensionale numerische Beschreibung dieses Vorganges moeglich.
Es wird ein neuartiges mesoskopisches Modell vorgestellt, dass das Wachstum eines dendritischen Kornes als Ganzes ohne Aufloesung der einzelnen Dendritenarme mittels eines Grenzschichtmodelles beschreibt. Die erzielten Simulationsergebnisse stimmen sehr gut mit experimentellen Beobachtungen ueberein, die an Einzeldendriten der transparenten Modellsubstanz Bernsteinsaeuredinitril im Rahmen von Experimentenunter Schwerelosigkeit, d.h. unter diffusiven Bedingungen, erzielt wurden.
Damit ist es nunmehr moeglich, ueber die Kopplung des lokalen Temperaturfeldes eines dendritischen Kornes mit der Loesung der Waermeleitungsgleichung in der umgebenden unterkuehlten Schmelze, das Wachstum mehrerer dendritischer Koerner sowie deren Wechselwirkung vorherzuberechnen. Die Arbeit steht in Zusammenhang mit der Vorbereitung eines NASA Experimentes fuer die Internationale Raumstation ISS.