MODELIZACIÓN DE LA INTERACCIÓN DE PARTÍCULAS ESFÉRICAS CON INTERFASES DE SOLIDIFICACIÓN

E. M. AGALIOTIS; M.R. ROSENBERGER; A. E. ARES; C. E. SCHVEZOV

Barcelona

Taller; VI TALLER IBEROAMERICANO DE EDUCACIÓN EN CIENCIA E INGENEIRÍA DE MATERIALES; 2008

Sociedad Iberoamericana de Enseñanza de la Ciencia e Ingeniería de Materiales

En la solidificación de materiales conteniendo partículas, la distribución de las mismas estácondicionada por la interacción entre ellas y con la interfase de solidificación, obteniéndosediferentes propiedades mecánicas y físico-químicas.Con el objeto de estudiar el fenómeno se modeló y simuló la interacción entre una interfase desolidificación y una partícula esférica, inmersa en el material fundido, teniendo en cuenta queeste fenómeno está regido por un equilibrio dinámico entre fuerzas de arrastre y repulsión quese manifiestan sobre la partícula.El modelo incluye dos fuerzas una de arrastre y otra de repulsión, calculadas por separadoluego combinadas para obtener el valor de equilibrio. Utilizando dinámica de fluidoscomputacional se calculó la fuerza de arrastre sobre la partícula en función de la velocidad desolidificación, el radio de la partícula y la separación partícula-interfase. La fuerza derepulsión se calculó numéricamente utilizando la ecuación de Lifshitz van der Waalsintegrando numéricamente en función de la forma y separación de la interfase.El modelo es aplicado a matrices conteniendo partículas metálicas con conductividadestérmicas iguales y mayores que la matriz, obteniéndose interfases planas y cóncavasrespectivamente. El estado estacionario de repulsión es estudiado a diferentes velocidades desolidificación y tamaño de partículas.Se compararon las fuerzas de arrastre obtenidas de una interfase plana y de una interfasecóncava, previamente calculada a partir de simulaciones del campo térmico. Los resultadosmuestran que una interfase cóncava genera mayores fuerzas de arrastre, hasta en un orden demagnitud, que una interfase plana a una misma separación partícula interfase. Esto hace quela velocidad crítica sea menor para una interfase cóncava que la correspondiente para unainterfase plana a una misma distancia y un mismo radio de partícula.