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  5. On Computational Investigation of the Supercooled Stefan Problem
 
  • Details
2012
Zweitveröffentlichung
Konferenzveröffentlichung
Verlagsversion

On Computational Investigation of the Supercooled Stefan Problem

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Hauptpublikation
ICLASS2012_paper.pdf
Urheberrechtlich geschützt
Format: Adobe PDF
Size: 360 KB
TUDa URI
tuda/2112
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-33417
Autor:innen
Criscione, Antonio
Kintea, Daniel
Tukovic, Zeljko
Jakirlic, Suad
Roisman, Ilia
Tropea, Cameron
Kurzbeschreibung (Abstract)

In the present paper a computational model for the macroscopic freezing mechanism under supercooled conditions relying on the physical and mathematical description of the two-phase Stefan problem is formulated. The relevant numerical algorithm based on the finite volume method is implemented into the open source software OpenFOAM©. For the numerical capturing of the moving interface between the supercooled and the solidified liquid an appropriate level set formulation is utilized. The heat transfer equations are solved in both the liquid phase and solid phase independently from each other. At the interface a Dirichlet boundary condition for the temperature field is imposed and a ghost-face method is applied to ensure accurate calculation of the normal derivative needed for the jump condition, i.e. for the interface-velocity in the normal direction. For the sake of updating the level set function a narrow-band around the interface is introduced. Within this band, whose width is temporally adjusted to the maximum curvature of the interface, the normal-to-interface velocity is appropriately expanded. The physical model and numerical algorithm are validated along with the analytical solution. Understanding instabilities is the first step in controlling them, so to quantify all sorts of instabilities at the solidification front the Mullins-Sekerka theory of morphological stability is investigated.

Sprache
Englisch
Herausgeber:innen
Criscione, Antonio
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik (SLA)
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Veranstaltungstitel
ICLASS 2012, 12th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems
Veranstaltungsort
Heidelberg
Startdatum der Veranstaltung
02.09.2012
Enddatum der Veranstaltung
06.09.2012
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2012
PPN
386275564
Zusätzliche Links (Verlag)
https://www.ilasseurope.org/ICLASS/iclass2012_Heidelberg/index.html

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