INVESTIGADORES
SCHVEZOV Carlos Enrique
congresos y reuniones científicas
Título:
Modelización de la interacción de partículas con interfaces de solidificación
Autor/es:
ELIANA AGALIOTIS, MARIO ROSENBERGER, ALICIA ARES,; CARLOS SCHVEZOV
Lugar:
fceqyn y segcyt - unam
Reunión:
Congreso; 3as Jornadas de Investigación Científico Tecnológicas 2005 de la UNaM; 2005
Institución organizadora:
fceqyn y segcyt - unam
Resumen:
partícula y una interfase sólido-líquida como por ejemplo en la solidificación en las
aleaciones metálicas con partículas nativas, en los materiales compuestos con
refuerzos cerámicos, en la cristalización de materiales electrónicos, ópticos, y
biológicos. Las propiedades mecánicas y físico-químicas, se ven afectadas por la
distribución de las partículas, la cual está íntimamente relacionada con la interacción
entre las partículas y la interfase sólido-liquida. La interfase sólido-líquida que avanza
puede repeler a las partículas en algunos sistemas. Lo que se intenta es identificar los
casos donde la interfase móvil produce repulsión, lo que permitirá encarar
eficientemente el diseño de los procesos mencionados
En este trabajo se modela dinámicamente una interfase de solidificación que se
mueve hacia una partícula esférica para estudiar el campo térmico que se genera y las
deformaciones que sufre la interfase en relación con las diferentes propiedades
térmicas de la partícula en una matriz sólido-líquida.
Se utiliza un modelo de simetría axial ya que el sistema lo permite. El análisis se
realiza empleando elementos finitos, con elementos de segundo orden. La densidad y
la capacidad calorífica se consideran similares para la partícula y la matriz. No se
consideran las fuerzas convectivas en la fase líquida.
En los resultados se observa una deformación cóncava de la interfase, vista
desde la partícula, cuando la partícula es mejor conductora de calor que la matriz. Por
otro lado, la interfase es convexa frente a la partícula en el caso contrario. La interfase
presenta una superficie plana cuando la conductividad térmica de la partícula y la
matriz son iguales.
Además, se estudiaron las fuerzas de arrastre que actúan sobre una partícula
empleando un modelo con una interfase de solidificación plana y flujo de fluidos
estacionario. Al comparar los valores de la Fuerza obtenidos en la simulación (FAFEM)
con los obtenidos por la ecuación de Stokes-Modificada (FASM) se observa que la FAFEMFEM)
con los obtenidos por la ecuación de Stokes-Modificada (FASM) se observa que la FAFEMSM) se observa que la FAFEM
es mayor que la FASM, siendo aproximadamente iguales a bajos valores de la distancia
partícula-interfase.
Se compararon gráficamente las Fuerzas de Arrastre con la Fuerza de Repulsión
calculada con el modelo de Lifshitz Van der Waals (FRLVW). Se encontró que la
separación de equilibrio para que se produzca el estado estacionario de empuje sobre
la partícula es menor usando FAFEM que usando FASM, independientemente de la
velocidad del frente de solidificación.
Analizando la distancia correspondiente a la separación de equilibrio (he) en
función de la velocidad de la interfase (vp) se obtiene la siguiente expresión:
he=4,965x10-14 . vp
-0,9445SM, siendo aproximadamente iguales a bajos valores de la distancia
partícula-interfase.
Se compararon gráficamente las Fuerzas de Arrastre con la Fuerza de Repulsión
calculada con el modelo de Lifshitz Van der Waals (FRLVW). Se encontró que la
separación de equilibrio para que se produzca el estado estacionario de empuje sobre
la partícula es menor usando FAFEM que usando FASM, independientemente de la
velocidad del frente de solidificación.
Analizando la distancia correspondiente a la separación de equilibrio (he) en
función de la velocidad de la interfase (vp) se obtiene la siguiente expresión:
he=4,965x10-14 . vp
-0,9445LVW). Se encontró que la
separación de equilibrio para que se produzca el estado estacionario de empuje sobre
la partícula es menor usando FAFEM que usando FASM, independientemente de la
velocidad del frente de solidificación.
Analizando la distancia correspondiente a la separación de equilibrio (he) en
función de la velocidad de la interfase (vp) se obtiene la siguiente expresión:
he=4,965x10-14 . vp
-0,9445FEM que usando FASM, independientemente de la
velocidad del frente de solidificación.
Analizando la distancia correspondiente a la separación de equilibrio (he) en
función de la velocidad de la interfase (vp) se obtiene la siguiente expresión:
he=4,965x10-14 . vp
-0,9445e) en
función de la velocidad de la interfase (vp) se obtiene la siguiente expresión:
he=4,965x10-14 . vp
-0,9445p) se obtiene la siguiente expresión:
he=4,965x10-14 . vp
-0,9445e=4,965x10-14 . vp
-0,9445
que puede ser utilizada en el diseño de procesos con interfaces móviles.