Einfluss von Konvektion auf Erstarrung/Kristallwachstum

Ziel des Projekts ist die Entwicklung numerischer Methoden zur quantitativen Beschreibung von Experimenten zur Erstarrung von Al/Cu-Legierungen, die in Marseille in der Equipe Microstructures de Croissance Auto-Organisées des IM2NP durchgeführt wurden. Insbesondere macht das die Berücksichtigung konvektiver Strömungen nötig, die von der Erdgravitation angetrieben werden. Für deren effiziente Implementierung bietet sich die Lattice-Boltzmann-Methode an, die mit einem aktuellen Phasenfeldmodell zur Simulation des Phasenübergangs gekoppelt werden soll. Erwartet werden Effekte der Diskrepanz zwischen lokaler Strömungsrichtung und Orientierung der Kristallanisotropie auf die Dynamik dreidimensionaler Wachstumsstrukturen. Diese Strukturen sollen charakterisiert und analysiert werden, wobei der direkte Vergleich mit dem Experiment sowohl zur Verifizierung des Modells als auch zur Erklärung der im Experiment wirksamen Mechanismen dient (deren Analyse in der Numerik wegen detaillierter Kenntnis aller physikalischen Größen leichter ist als im Experiment). Dieses Projekt ist ein Teilprojekt des Projekts "Wettbewerb zwischen Orientierungseffekten von Kristallanisotropie und Konvektion".