Hostname: page-component-cd9895bd7-q99xh Total loading time: 0 Render date: 2024-12-27T05:32:59.748Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Effets de la convection thermocapillaire sur les instabilités de la phase fluide et l'interaction solide/liquide en croissance dirigée

Published online by Cambridge University Press:  19 November 2004

El Alami Semma ,
Mohammed El Ganaoui ,
Rachid Bennacer ,
Abdelkhalek Cheddadi  and
Patrick Bontoux
El Alami Semma
Affiliation:
École Mohammadia d'Ingénieurs, Université Mohammed V, Avenue Ibn Sina, Agdal, Rabat, Maroc MSNM UMR CNRS 6181 La Jetée, Technopôle de Château-Gombert, 38 rue Frédéric Joliot-Curie, 13451 Marseille Cedex 20, France
Mohammed El Ganaoui
Affiliation:
SPCTS, UMR CNRS 6638, Université de Limoges, 123 Albert Thomas, 87000 Limoges, France
Rachid Bennacer
Affiliation:
LEEVAM-LEEE, 5 mail Gay Lussac, Université de Cergy Pontoise, 95031, France
Abdelkhalek Cheddadi
Affiliation:
École Mohammadia d'Ingénieurs, Université Mohammed V, Avenue Ibn Sina, Agdal, Rabat, Maroc
Patrick Bontoux
Affiliation:
MSNM UMR CNRS 6181 La Jetée, Technopôle de Château-Gombert, 38 rue Frédéric Joliot-Curie, 13451 Marseille Cedex 20, France
Get access

Abstract

Ce travail concerne l'étude des instabilités convectives et l'interaction solide/liquide pour une configuration de croissance dirigée horizontale d'un matériau à faible nombre de Prandtl (Pr=0,015). Les configurations de ce type ont fait l'objet de plusieurs études restreintes à la phase fluide. Il s'agit ici d'étudier les transitions au sein du bain fondu en présence de la convection thermocapillaire et l'interaction avec le front. L'interaction se focalisant dans cette étude sur les aspects convectifs sans prise en compte des effets de la chaleur latente. L'approche de résolution est basée sur la méthode de localisation du front couplée à une approximation de type volumes finis. La convection thermocapillaire agissant dans le même sens que la convection thermogravitationnelle amorti les oscillations introduites par la convection thermogravitationnelle. D'autre part, l'effet de la vitesse de translation de l'ampoule pour le contrôle du processus est également analysé.

Keywords

Crystal growththermocapillary convectionenthalpy methodoscillatory convectionfinite volumesCroissance cristallineconvection thermocapillaireméthode enthalpiqueconvection oscillatoirevolumes finis
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 5 , Issue 5 , September 2004 , pp. 613 - 619
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2004

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

J.C. Brice, The growth of crystals from liquids. North-Hollands, New York, 1976
E. Monberg, in: D.T.J. Hurle (ed.), Handbook of Crystal Growth 2A: Basic Techniques, North-Holland, Amsterdam 52, 1994
Potard, C., Dussert, P., Duffar, T., Cryst. Res. Technol. 32 (1997) 925 CrossRef
Timchenko, V., Chen, P.Y.P., Leonardi, E., de Vahl Da, G.vis, R.A. Abbaschian, Computational study of transient plane front solidification of alloys in a Bridgman apparatus under microgravity conditions, Int. J. Heat and Mass Transfer 43(6) (2000) 963–980 CrossRef
Keller, J.R., Bergman, T.L., Prediction of conjugate heat transfer in a solid liquid system: Inclusion of buoyancy and surface tension forces in liquid phase, J. Heat Transfer 111 (1989) 690–698 CrossRef
Bergman, T.L., Webb, B.W., Simulation of pure metal melting with buoyancy and surface tension forces in the liquid phase, Int. J. Heat Mass Transfer 33(1) (1990) 139–149 CrossRef
Lacroix, M., Effects of buoyancy and surface tension forces on the melting of a metal, Num. Heat Transfer 19A (1991) 101–115 CrossRef
Sampath, R., Zarabas, N., Numerical study of convection in directional solidification of binary alloy driven by the combined action of buoyancy, surface tension, and electromagnetic field, J. Comp. Physics 168 (2001) 384–411 CrossRef
Zebib, A., Homsy, G.N., Meiburg, E., High Marangoni number convection in a square cavity, Phys. Fluids 28 (1985) 3467–3476 CrossRef
Pulicani, J.P., Del Arco, E.C., Randriamampianina, A., Bontoux, P., Peyret, R., Int. J. Methods fluids 10 (1990) 481 CrossRef
Ben Hadid, H., Roux, B., Buoyancy and thermocapillary driven flows in a shallow open cavity: Unsteady flow regimes, J. Crystal Growth 97 (1989) 217–225 CrossRef
Zhou, H., Zebib, A., Oscillatory convection in solidifying pure metals, Num. Heat Transfer 22A (1992) 435–468 CrossRef
Lan, C.W., Chen, M.K., Liang, M.C., Bifurcation and stability analyses of horizontal Bridgman crystal growth of a lox prandtl number material, J. Crystal Growth 187 (1998) 303–313 CrossRef
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, 306, II b (1999), 41–48
Semma, E., El Ganaoui, M., Cheddadi, A., Bontoux, P., Étude numérique des instabilités de la phase fluide et de l'interface de solidification en croissance dirigée horizontale, C. R. Acad. Sci. Paris, 331 (2003) 631–639
M. El Ganaoui, Modélisation numérique de la convection thermique instationnaire en présence d'un front de solidification déformable. Application à la croissance cristalline, thèse de doctorat, Université d'Aix Marseille II, 1997
Beckermann, R. Viskanta, S. Ramadhyani, Natural convection in vertical enclosures containing simultaneously fluid and porous layers, J. Fluid Mech. 186 (1988) 257–284 CrossRef
Hayase, T., Humphrey, J.A.C., Greif, R., A consistently formulated Quick scheme for fast and stable convergence using finite-volume iterative calculation procedures, J. Comp. Phys. 98 (1992) 108–118 CrossRef
Leonard, B.P., The ULTIMATE conservative difference scheme applied to unsteady one-dimensional advection, Computer Methods in Applied Mechanics and engineering 88 (1991) 17–74 CrossRef
D. Benielli, M. El Ganaoui, E. Semma, N. Bergeon, H. Jamgotchian, P. Voge, B. Billia, P. Bontoux, Effect of thermal convection on directional solidification of succinonitrile- acetone alloys: comparison between experimental and numerical studies, J. Phys. IV France 11 (2001) Pr6135–Pr6142
Van Doormaal, P., Raithby, G.D., Enhancement of SIMPLE Method for predicting incompressible fluid flow, Num. Heat Transfer 7 (1984) 147–163
Canright, Phys. Fluids 6(4) (1994) 1415–1424
Mundrane, M., Xu, J., Zebib, A., Thermocapillary convection in a rectangular cavity with a deformable interface, Advances in Space Research 16(7) (1995) 41–53 CrossRef