Dresden 2003 – wissenschaftliches Programm
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M: Metallphysik
M 34: Phasenumwandlungen I
M 34.1: Vortrag
Donnerstag, 27. März 2003, 10:15–10:30, IFW A
Parallele 3D-Simulationen von Phasenumwandlungen mit einen diffusen Grenzflächenmodell — •Frank Wendler1, Britta Nestler1 und Harald Garcke2 — 1FH Karlsruhe — 2Universität Regensburg
Diffuse Grenzflächenmodelle haben sich zur numerischen Simulation von Phasenumwandlungen und komplexen Mikrostrukturausbildungen bewährt. Die Einführung von Ordnungsparametern φ1(x→,t), …, φN(x→,t) ermöglicht die Beschreibung der Dynamik der Phasengrenzen, ohne deren explizite Position mit der Zeit zu verfolgen. Ausgehend von der Formulierung eines Entropiedichte-Funktionals wurde ein thermodynamisch konsistentes Phasenfeldmodell für Vielkomponentensysteme aufgestellt. Aufgrund der sehr allgemein gehaltenen Formulierung kann das Modell durch Einbindung spezieller Phasendiagramme sowie durch die Wahl der kinetischen und thermophysikalischen Parameter auf eine Vielzahl realer Systeme anwendet werden [1,2]. Numerisch werden die gekoppelten Feldgleichungen durch ein parallelisiertes Finite-Differenzen-Verfahren mit explizite Zeitdiskretisierung in drei Dimensionen gelöst. Ein Optimierungsalgorithmus reduziert den Rechenaufwand für das Zeitupdate der Ordnungsparameter in dem feinmaschigen Gitter auf die Phasengrenzen. Durch diese adaptive Berechnungsstrategie und die Parallelisierung konnten sowohl typische dendritische als auch lamellare bzw. stabförmige eutektische Erstarrungsstrukturen in 3D unter Berücksichtigung der Grenzflächenanisotropie simuliert werden.
[1] B. Nestler, A.A. Wheeler, Physica D 138 (2000) 114-133
[2] H. Garcke, B. Nestler und B. Stinner, eingereicht bei SIAM