Робочий Петро Петрович. Гідродинамічні ефекти при направленій кристалізації розплавів двокомпонентних систем : Дис... канд. наук: 01.02.05 - 2008.
Анотація до роботи:
Робочий П.П. Гідродинамічні ефекти при направленій кристалізації розплавів двокомпонентних систем. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.02.05 – Механіка рідини, газу та плазми. – Інститут гідромеханіки НАН України, Київ 2008.
Дисертація присвячена моделюванню процесів у рідкій фазі речовини, що супроводжують направлену кристалізацію розплавів двокомпонентних систем.
Проведено чисельне моделювання впливу поступальної вібрації на конвекційні процеси в розплаві і розподіл домішки в кристалі.
Запропоновано методику, яка дозволяє за рахунок імпульсного нагрівання розплаву поліпшити ступінь очищення речовини, що здійснюється методом направленої кристалізації.
Розглянуто задачу про вплив поступальної вібрації вздовж напрямку вирощування кристала на стійкість фронту кристалізації в умовах мікрогравітації. Показано, що збільшення швидкості вирощування кристала стабілізує вібраційну нестійкість і дестабілізує морфологічну нестійкість. У результаті стійкість фронту кристалізації можлива тільки у вузькому інтервалі значень швидкості вирощування між максимальною критичною швидкістю для вібраційної моди і мінімальною критичною швидкістю для морфологічної моди.
У роботі на основі чисельних та аналітичних методів проведено аналіз впливу гідродинамічних процесів у рідкій фазі речовини, що супроводжують направлену кристалізацію двохкомпонентних розплавів, на розподіл домішки в кристалі і стійкість фронту кристалізації за наявності вібраційних впливів, характерних для умов проведення космічних експериментів. Також розглянута задача про вплив процесів конвекційного тепломасопереносу в розплаві речовини при її очищенні методом направленої кристалізації на склад одержуваного в результаті очищення матеріалу.
У роботі отримані наступні результати:
Показано, що вібрація, що здійснюється вздовж напрямку вирощування, може призводити до появи періодичної концентраційної неоднорідності в кристалі.
Встановлено, що швидке рівномірне обертання розплаву може використовуватись як керуючий вплив, що дозволяє зменшити ступінь викликаної вібрацією концентраційної неоднорідності в кристалі.
Показано, що для систем з малими числами Прандтля поступальна вібрація вздовж напрямку вирощування кристала призводить до появи довгохвильової нестійкості фронту кристалізації (вібраційної моди), пов’язаної з обумовленими вібрацією гідродинамічними ефектами в розплаві.
Визначено умови стійкості фронту кристалізації в залежності від початкової концентрації домішки і швидкості вирощування кристала.
Встановлено, що між максимальним значенням критичної швидкості вирощування для вібраційної моди і мінімальним значенням критичної швидкості морфологічної моди збурень існує інтервал оптимальних швидкостей вирощування, за яких фронт кристалізації залишається плоским.
Запропоновано методику, яка дозволяє за рахунок імпульсного нагрівання розплаву поліпшити ступінь очищення речовини, здійснюваного методом направленої кристалізації.
Публікації автора:
Шпак А. П., Ладиков–Роев Ю. П., Рабочий П. П., Сальников Н. Н, Черемных О. К. Исследование стационарных режимов в установке кристаллизации по методу Бриджмена // Космiчна наука i технологiя. – 2003. – Т. 9, № 5-6. – С. 24-29.
Ладиков Ю. П., Рабочий П. П., Черемных О. К. О структуре конвективных течений в установке кристаллизации Бриджмена прибольших числах Грассгофа // Прикладна гiдромеханiка. – 2006. – Т. 8, № 2. – С. 57-63.
Ладиков Ю. П., Рабочий П. П., Черемных О. К. Влияние поступательной вибрации и равномерного вращения на процессы тепломассопереноса в расплаве вещества при выращивании кристаллов методом Бриджмена в условиях микрогравитации // Прикладна гiдромеханiка. – 2007. – Т. 9, № 1. – С. 45-53.
Рабочий П. П. Влияние вибраций на устойчивость поверхности раздела твердой и жидкой фаз при направленной кристаллизации расплава бинарной металлической системы в условиях космического эксперимента // Металлофизика и новейшие технологии. – 2007. – Т. 29, № 6. – С. 823-841.
Ладиков Ю. П., Рабочий П. П., Сальников Н. Н, Черемных О. К. Исследование стационарных режимов для температурных и гидродинамических полей в ампуле Бриджмена // Сб. тезисов Третьей Украинской конференции по перспективным космическим исследованиям. Кацивели (Крым), 14–22 сентября 2003 г. – К.: ИКИ НАНУ–НКАУ, 2003. – С. 62.
Клименко Ю. А., Ладиков Ю. П., Рабочий П. П., Сальников Н. Н, Черемных О. К. Исследование конвекции в условиях микрогравитации // Космічні дослідження в Україні 2002–2004: Сб. – К.: НКАУ, 2004. – С. 67-71.
Ладиков Ю. П., Рабочий П. П., Черемных О. К. Структура конвективных течений в установке кристаллизации Бриджмена при наличии поступательной вибрации и равномерного вращения расплава // Сб. тезисов Пятой Украинской конференции по перспективным космическим исследованиям. НЦУИКС, Евпатория (Крым), 4–11 сентября 2005 г. – К.: ИКИ НАНУ–НКАУ, 2005. – С. 104.
Рабочий П. П. Численное моделирование влияния вибраций на распределение примеси в расплавах и кристаллах веществ в условиях космического эксперимента // Сб. тезисов Шестой Украинской конференции по перспективным космическим исследованиям. НЦУИКС, Евпатория (Крым), 3–10 сентября 2006 г. – К.: ИКИ НАНУ–НКАУ, 2006. – С. 86.
