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Nahordnung und mittelreichweitige Ordnung in den binären Legierungsschmelzen: Ag-Bi, Bi-Cu, Cu-Pb, Ga-TlNomssi Nzali, Jacques Hubert Christian 03 November 2000 (has links) (PDF)
Die Arbeit befaßt sich mit binären Legierungssystemen, die eine geringe Mischbarkeit der Komponenten im festen Zustand und eine Entmischungstendenz in der Schmelze aufweisen. Die Nahordnung in den binären Legierungsschmelzen Ag-Bi, Bi-Cu und Cu-Pb wird über einen großen Konzentrationsbereich mit Röntgenbeugung untersucht, die Nahordnung und die mittelreichweitige Ordnung in der Ga-Tl-Schmelze hingegen im kritischen Bereich mit Neutronenweitwinkel- und Kleinwinkelbeugung. Ag-Bi und Bi-Cu sind eutektische Systeme mit einem Wendepunkt in der Liquiduslinie, während die Systeme Cu-Pb und Ga-Tl monotektisch sind und eine Mischungslücke im flüssigen Bereich aufweisen.
Die Arbeit stellt die verwendeten Beugungsmethoden vor und beschreibt die Röntgendiffraktometrie besonders ausführlich. Die erhaltenen Strukturfaktoren und Paarverteilungsfunktionen werden dargestellt und mit anderen Untersuchungen verglichen. Durch Modellierung werden charakteristische Eigenheiten der Entmischungssysteme wie die Aufspaltung des ersten Maximums, die negativen Faber-Ziman-Strukturfaktoren bei kleinen Q-Werten und die schwache Struktur bei großen Q-Werten qualitativ wiedergegeben. Im Fall der Bi-Cu Schmelze wird durch Kombination von Daten aus Röntgen- und Neutronenbeugung mit Reverse Monte Carlo Simulation ein neuer Satz von partiellen Strukturfaktoren ermittelt, bei dem die partiellen Strukturfaktoren S_{BiCu}(Q) für die Bi-Cu-Wechselwirkung über den gesamten Konzentrationsbereich zuverlässiger sind als zuvor. Mit der Kleinwinkelstreuung werden die Konzentrationsfluktuationen im kristischen Bereich der Ga-Tl-Legierungsschmelze quantitativ beschrieben. / (Short- and medium-range order in the binary liquid alloys : Ag-Bi, Bi-Cu, Cu-Pb, Ga-Tl)
The short-range order (SRO) and the medium-range order (MRO) are investigated in binary alloys with a negligible solubility of the components in the solid state and a demixing tendency in the liquid state. Ag-Bi and Bi-Cu are eutectic systems with an inflexion point in the liquidus line; Cu-Pb and Ga-Tl are monotectic with a miscibility gap in the liquid state. The SRO in the Ag-Bi, Bi-Cu and Cu-Pb melts is studied by means of X-ray diffraction over a large concentration range, whereas wide-angle and small-angle neutron scattering are used for investigation of the SRO and MRO of the Ga-Tl melt near the critical concentration.
The diffraction methods used in the work are presented. The treatment of the X-ray scattering data is discussed in detail. The obtained Faber-Ziman total structure factors S(Q) and pair correlation functions g(r) are plotted and compared with results from the literature. The peculiarities of S(Q) such as the splitting of the first maximum, the negative Faber-Ziman structure factors in the Q-range near 1 Å^-1, the vanishing structure oscillations for Q-values beyond the first maximum are described qualitatively with a simple demixing model. In the case of the Bi-Cu melt, the contrast between X-Ray and neutron diffraction is used to assess the partial structure factors with Reverse Monte Carlo simulation. It is shown that the MRO of the Ga-Tl melt at the critical concentration is well described with a correlation length in the Ornstein-Zernike theory.
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Untersuchung zur Chemie des Deacon-Prozesses in SalzschmelzenTokmakov, Pavel 13 June 2018 (has links) (PDF)
HCl ist ein Nebenprodukt bei vielen organischen Chlorierungsprozessen. Die Aufarbeitung von HCl wäre wirtschaftlich sinnvoll. Eine der möglichen Optionen ist die Rückgewinnung des Chlors durch die katalytische HCl-Oxidation mit O2 (Deacon-Prozess). Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die katalytische Aktivität von kupferchlorid-haltigen Schmelzen in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Verhältnis der Reaktionsgase zu untersuchen. Dazu wurden Versuche unter stationären und instationären Reaktionsbedingungen im Temperaturintervall zwischen 400 und 500 °C durchgeführt. Für das bessere Verständnis des Katalysator-Systems wurde ein thermodynamisches Modell für das Stoffsystem MeCl-CuCl-CuCl2-CuO-HCl-H2O-Cl2-O2 (Me = Li, Na, K) erstellt. Weiterhin wurden mithilfe von kinetischen Untersuchungen Hinweise auf die Rolle der gelösten oxidischen Zwischenverbindungen im stufenweisen Reaktionsmechanismus gefunden.
Mit den Versuchsergebnissen wurde gezeigt, dass die MeCl-CuCl-CuCl2-Schmelzen eine genügende katalytische Aktivität besitzen und damit eine Alternative zu den mit Feststoffträgern arbeitenden Katalysatoren darstellen. Zur Minderung von Korrosionsproblemen wurden mehrstufige Prozessführungen kritisch diskutiert.
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Optimierung des Wärme- und Stofftransports bei der Kristallisation aus HalbleiterschmelzenBellmann, Martin 12 July 2007 (has links)
Bei der industriellen Herstellung von Halbleitern, wie Silizium und GaAs erfolgt die Züchtung ausnahmslos aus der Schmelze. Die dabei herrschenden Konvektionsverhältnisse in der Schmelze sind maßgeblich für die Verteilung von Dotierstoffen, Verunreinigungen und Defekten im Kristall verantwortlich. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der RMF- (Rotierendes Magnetfeld) induzierten Strömung auf das Segregationsverhalten, bei der Züchtung von Ga-dotierten Germaniumkristallen nach dem Vertical-Gradient-Freeze Verfahren, numerisch und experimentell untersucht. Durch den Einsatz eines RMF lassen sich Kristalle mit einer verbesserten axialen und radialen Homogenität der Ladungsträgerverteilung herstellen. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Schmelzkonvektion und zum Kohlenstofftransport bei der Herstellung von Solarsilizium nach dem Edge-defined Film-fed Growth-Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse der 3d-Modellierung zeigen, dass der Marangonieffekt einen wesentlichen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse in der Schmelze und somit auf den Kohlenstofftransport hat.
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Beeinflussung des Wärme- und Stofftransports bei der Vertical Gradient Freeze-Kristallzüchtung durch ein rotierendes MagnetfeldWunderwald, Ulrike 01 December 2006 (has links)
Bei der Vertical Gradient Freeze-Züchtung von Halbleiterkristallen bis zu einem Durchmesser von 2″ wurde in einer speziell entwickelten Anlage die Beeinflussung des Wärme- und Stofftransports in der Schmelze durch ein rotierendes Magnetfeld (RMF) untersucht. An GaAs- und Ge-Kristallen konnte bei Einwirkung des RMF eine verminderte Durchbiegung der Phasengrenze aufgrund geringerer radialer Temperaturgradienten festgestellt werden. Die Analyse der Segregationsprozesse ergab unter RMF-Einfluss signifikante Änderungen der Ausdehnung der Diffusionsgrenzschicht vor der Phasengrenze. Dies spiegelte sich in einer verbesserten axialen und radialen Homogenität der Ladungsträgerverteilung in den Kristallen wider. Die kritische magnetische Taylor-Zahl, die den Übergang von stationärer zu instationärer RMF-Konvektion charakterisiert, konnte für verschiedene Geometrieverhältnisse der Schmelze experimentell bestimmt werden.
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Modellierung und Untersuchung der Schmelzströmung für die gerichtete Erstarrung in der industriellen PhotovoltaikBönisch, Paul 08 July 2019 (has links)
Diese Arbeit stellt einen Beitrag zur Modellierung der gerichteten Erstarrung von Silizium für die Photovoltaik dar. Es wurde basierend auf einem industriellen Prozesses ein Modellaufbau der Schmelze mit zwei Induktoren nach der Ähnlichkeitstheorie abgeleitet. Dieser ermöglicht, durch die Verwendung von niedrig schmelzenden Metallen, eine umfassende Messung der Strömungsgeschwindigkeiten mit Ultraschall-Velocimetrie. Basierend auf den experimen- tellen Daten wurde ein numerisches Modell zur Berechnung der Schmelzströmung unter Magnetfeldeinfluss validiert. Es wurden detaillierte Untersuchungen zu Strömungsstrukturen und beeinflussende Parameter durchgeführt, eine Methode zur Klassifizierung entwickelt und die Rotationskennzahl Ro eingeführt, mit welcher man in Abhängigkeit vom Magnetfeld und der Schmelzgeometrie die horizontale Rotation der Schmelzströmung in einem breiten Gültigkeitsbereich vorhersagen kann. Das validierte numerische Modell wurde zur Prozessoptimierung auf die Schmelzströmung des industriellen Prozesses angewendet.
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Nahordnung und mittelreichweitige Ordnung in den binären Legierungsschmelzen: Ag-Bi, Bi-Cu, Cu-Pb, Ga-TlNomssi Nzali, Jacques Hubert Christian 27 October 2000 (has links)
Die Arbeit befaßt sich mit binären Legierungssystemen, die eine geringe Mischbarkeit der Komponenten im festen Zustand und eine Entmischungstendenz in der Schmelze aufweisen. Die Nahordnung in den binären Legierungsschmelzen Ag-Bi, Bi-Cu und Cu-Pb wird über einen großen Konzentrationsbereich mit Röntgenbeugung untersucht, die Nahordnung und die mittelreichweitige Ordnung in der Ga-Tl-Schmelze hingegen im kritischen Bereich mit Neutronenweitwinkel- und Kleinwinkelbeugung. Ag-Bi und Bi-Cu sind eutektische Systeme mit einem Wendepunkt in der Liquiduslinie, während die Systeme Cu-Pb und Ga-Tl monotektisch sind und eine Mischungslücke im flüssigen Bereich aufweisen.
Die Arbeit stellt die verwendeten Beugungsmethoden vor und beschreibt die Röntgendiffraktometrie besonders ausführlich. Die erhaltenen Strukturfaktoren und Paarverteilungsfunktionen werden dargestellt und mit anderen Untersuchungen verglichen. Durch Modellierung werden charakteristische Eigenheiten der Entmischungssysteme wie die Aufspaltung des ersten Maximums, die negativen Faber-Ziman-Strukturfaktoren bei kleinen Q-Werten und die schwache Struktur bei großen Q-Werten qualitativ wiedergegeben. Im Fall der Bi-Cu Schmelze wird durch Kombination von Daten aus Röntgen- und Neutronenbeugung mit Reverse Monte Carlo Simulation ein neuer Satz von partiellen Strukturfaktoren ermittelt, bei dem die partiellen Strukturfaktoren S_{BiCu}(Q) für die Bi-Cu-Wechselwirkung über den gesamten Konzentrationsbereich zuverlässiger sind als zuvor. Mit der Kleinwinkelstreuung werden die Konzentrationsfluktuationen im kristischen Bereich der Ga-Tl-Legierungsschmelze quantitativ beschrieben. / (Short- and medium-range order in the binary liquid alloys : Ag-Bi, Bi-Cu, Cu-Pb, Ga-Tl)
The short-range order (SRO) and the medium-range order (MRO) are investigated in binary alloys with a negligible solubility of the components in the solid state and a demixing tendency in the liquid state. Ag-Bi and Bi-Cu are eutectic systems with an inflexion point in the liquidus line; Cu-Pb and Ga-Tl are monotectic with a miscibility gap in the liquid state. The SRO in the Ag-Bi, Bi-Cu and Cu-Pb melts is studied by means of X-ray diffraction over a large concentration range, whereas wide-angle and small-angle neutron scattering are used for investigation of the SRO and MRO of the Ga-Tl melt near the critical concentration.
The diffraction methods used in the work are presented. The treatment of the X-ray scattering data is discussed in detail. The obtained Faber-Ziman total structure factors S(Q) and pair correlation functions g(r) are plotted and compared with results from the literature. The peculiarities of S(Q) such as the splitting of the first maximum, the negative Faber-Ziman structure factors in the Q-range near 1 Å^-1, the vanishing structure oscillations for Q-values beyond the first maximum are described qualitatively with a simple demixing model. In the case of the Bi-Cu melt, the contrast between X-Ray and neutron diffraction is used to assess the partial structure factors with Reverse Monte Carlo simulation. It is shown that the MRO of the Ga-Tl melt at the critical concentration is well described with a correlation length in the Ornstein-Zernike theory.
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Elektrisch unterstützte Metallschmelzefiltration mittels poröser KeramikerzeugnisseWiener, Bianka 03 April 2008 (has links)
Die Herstellung keramischer Filter für den Einsatz in der Eisen- und Stahlschmelzfiltration ist mittels viskoplastischer Formgebung möglich. Es wurden keine Trägermaterialien verwendet und weitestgehend wurde ohne Zusatz organischer Additive gearbeitet. Wesentliche Ziele der Anwendung dieser Technologie waren dabei eine Festigkeitssteigerung gegenüber herkömmlichen Schaumkeramikfiltern, da keine Hohlstege, sondern Vollstrukturen erzeugt werden und die Kostenreduzierung der Gesamtbilanz, da der Brennprozess günstiger wird (es werden keine Filteranlagen mehr benötigt) und Kosten für Schäume entfallen. Eine entsprechende Struktur kann mit der Kolbenpresse in Form von ungeordneten Strängen erzeugt werden - die so genannten Spaghettifilter. Die Auswertung der Gussstücke aus Gießversuchen mit Eisenschmelze wurde mittels 3D-CT Röntgentomographie durchgeführt. Der Filtrationswirkungsgrad der Schaumfilter ist nach dieser Methode höher als der der Spaghettifilter. Die 3D CT Röntgentomographie kommt eventuell als eine einfache und zerstörungsfreie Methode zur Beurteilung der Filtrationswirkung in Frage. Das Anlegen einer Spannung im System Filter / Schmelze zeigt nach ersten Versuchen chancenreiche Ergebnisse. Durch den Polarisationseffekt kann eine Erhöhung der Abscheideeffizienz bei Schaumkeramikfiltern erreicht werden kann. Die Spaghettifilter zeigen keine Erhöhung durch spannungsunterstützte Filtration.
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Untersuchung zur Chemie des Deacon-Prozesses in SalzschmelzenTokmakov, Pavel 05 September 2018 (has links)
HCl ist ein Nebenprodukt bei vielen organischen Chlorierungsprozessen. Die Aufarbeitung von HCl wäre wirtschaftlich sinnvoll. Eine der möglichen Optionen ist die Rückgewinnung des Chlors durch die katalytische HCl-Oxidation mit O2 (Deacon-Prozess). Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die katalytische Aktivität von kupferchlorid-haltigen Schmelzen in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Verhältnis der Reaktionsgase zu untersuchen. Dazu wurden Versuche unter stationären und instationären Reaktionsbedingungen im Temperaturintervall zwischen 400 und 500 °C durchgeführt. Für das bessere Verständnis des Katalysator-Systems wurde ein thermodynamisches Modell für das Stoffsystem MeCl-CuCl-CuCl2-CuO-HCl-H2O-Cl2-O2 (Me = Li, Na, K) erstellt. Weiterhin wurden mithilfe von kinetischen Untersuchungen Hinweise auf die Rolle der gelösten oxidischen Zwischenverbindungen im stufenweisen Reaktionsmechanismus gefunden.
Mit den Versuchsergebnissen wurde gezeigt, dass die MeCl-CuCl-CuCl2-Schmelzen eine genügende katalytische Aktivität besitzen und damit eine Alternative zu den mit Feststoffträgern arbeitenden Katalysatoren darstellen. Zur Minderung von Korrosionsproblemen wurden mehrstufige Prozessführungen kritisch diskutiert.:1 Einleitung. . . . . . . . . . .7
2 Theoretische Grundlagen zum Deacon-Prozess in Salzschmelzen. . . . . . . . . . .9
2.1 Thermochemie des Deacon-Prozesses. . . . . . . . . . .9
2.1.1 Oxidation von HCl mit O2 ohne Katalysator. . . . . . . . . . .9
2.1.2 Oxidation von HCl mit O2 in Gegenwart von CuCl2-haltigen Katalysatoren. . . . . . . . . . .10
2.2 Kinetik der Teilreaktionen in kupferchlorid-haltigen Salzschmelzen. . . . . . . . . . .13
2.2.1 Zersetzung des CuCl2. . . . . . . . . . .14
2.2.2 Oxidation von CuCl. . . . . . . . . . .15
2.2.3 Reaktion zwischen CuO-haltiger Schmelze und Chlorwasserstoff. . . . . . . . . . .17
3 Thermodynamische Modellierung der Mischungen aus LiCl, NaCl, KCl, CuCl und CuCl2. . . . . . . . . . .19
3.1 Thermodynamische Daten der reinen Stoffe. . . . . . . . . . .20
3.2 Mischungsmodelle. . . . . . . . . . .22
3.3 Vorgehensweise bei der Optimierung. . . . . . . . . . .25
3.4 System LiCl-NaCl-KCl. . . . . . . . . . . 25
3.5 System LiCl-CuCl. . . . . . . . . . .26
3.6 System NaCl-CuCl. . . . . . . . . . .28
3.7 System KCl-CuCl. . . . . . . . . . .29
3.8 System LiCl-CuCl2. . . . . . . . . . .30
3.9 System NaCl-CuCl2. . . . . . . . . . .33
3.10 System KCl-CuCl2 . . . . . . . . . . .34
3.11 System CuCl-CuCl2. . . . . . . . . . . 35
3.12 Ternäre Systeme. . . . . . . . . . .39
4 Untersuchungen zur CuO-Löslichkeit und der Stabilität von Oxidchloriden des Kupfers. . . . . . . . . . .46
4.1 Präparation von Cu2OCl2 und K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .46
4.2 Untersuchungen zur CuO-Löslichkeit. . . . . . . . . . .47
4.2.1 Thermodynamische Reaktionsdaten. . . . . . . . . . .47
4.2.2 Auswertung der Literatur. . . . . . . . . . .48
4.2.3 O2-Titration kupferchlorid-haltiger Schmelze. . . . . . . . . . .49
4.2.4 Hochtemperatur-Filtration und CuO-Analyse. . . . . . . . . . .53
4.2.5 Thermischer Zerfall von Cu2OCl2. . . . . . . . . . .55
4.2.6 Thermischer Zerfall von K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .57
4.3 Thermodynamische Modellierung CuO-haltiger Systeme. . . . . . . . . . .59
4.3.1 Cu2OCl2. . . . . . . . . . .59
4.3.2 K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .60
4.3.3 CuO-Löslichkeit. . . . . . . . . . .62
4.3.4 Salzschmelzenmodell mit oxidhaltigen Systemen. . . . . . . . . . .63
4.4 Thermochemie des Deacon-Prozesses mit Modell-Daten. . . . . . . . . . .69
5 Experimentelle Untersuchungen zur katalytischen Oxidation von HCl in Salzschmelzen. . . . . . . . . . .72
5.1 Versuchsprogramm. . . . . . . . . . .72
5.2 Allgemeine Vorgehensweise. . . . . . . . . . .72
5.2.1 Versuchsapparatur. . . . . . . . . . .72
5.2.2 Vorbereitung der Salzmischungen. . . . . . . . . . .74
5.2.3 Bestimmung der Gaszusammensetzung und Umsatzberechnungen. . . . . . . . . . .75
5.2.4 Bestimmung der Schmelzenzusammensetzung. . . . . . . . . . .77
5.2.5 Charakteristik der Reaktoreinsätze Spirale und Fritte. . . . . . . . . . .77
5.3 Versuche mit Salzmischungen auf der Basis von Kupferchlorid. . . . . . . . . . .81
5.3.1 Stationäre Strömungsverhältnisse. . . . . . . . . . .81
5.3.2 Instationäre Bedingungen. . . . . . . . . . .95
6 Vorschläge zur Technologie. . . . . . . . . . .106
7 Zusammenfassung. . . . . . . . . . .112
Literaturverzeichnis. . . . . . . . . . .115
Anhang. . . . . . . . . . .124
A.1 Thermodynamische Standard-Daten. . . . . . . . . . .124
A.2 Thermodynamische Daten für das Modell LiCl-NaCl-KCl-CuCl-CuCl2-CuO-H2O-HCl-O2-Cl2. . . . . . . . . . .126
A.3 Charakteristika der kupferoxidhaltigen Verbindungen. . . . . . . . . . .133
A.3.1 P-XRD- und Raman-Aufnahmen der synthetischen Oxidchloriden. . . . . . . . . . .133
A.3.2 O2 -Titration kupferchlorid-haltiger Schmelze. . . . . . . . . . .134
A.3.3 Thermischer Zerfall von Cu2OCl2 und K4Cu4OCl10. . . . . . . . . . .137
A.3.4 Phasendiagramm KCl-CuCl2-CuO. . . . . . . . . . .138
A.4 Katalytische Oxidation von HCl in Salzschmelzen. . . . . . . . . . .138
A.5 Physikalische Eigenschaften von (Alk-Cl)-CuCl-CuCl Salzschmelzen. . . . . . . . . . .156
A.6 Chemikalien. . . . . . . . . . .161
A.7 Geräte, Anlagen. . . . . . . . . . .162
A.8 Methode zur titrimetrischen Bestimmung von Cu+, Cu+2 und CuO. . . . . . . . . . .164
A.9 Berechnete Chlor- und Sauerstoffpartialdrücke für (Alk-Cl)-CuCl-CuCl2-Schmelzen. . . . . . . . . . .164
A.10 Berechnete Aktivitäten der geschmolzenen Kupferchloride in (Alk-Cl)-CuCl-CuCl2-Schmelzen. . . . . . . . . . .171
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Methodenentwicklung zur Simulation von Strömungen mit freier Oberfläche unter dem Einfluss elektromagnetischer WechselfelderBeckstein, Pascal 16 February 2018 (has links) (PDF)
Im Bereich der industriellen Metallurgie und Kristallzüchtung treten bei zahlreichen Anwendungen, wo magnetische Wechselfelder zur induktiven Beeinflussung von leitfähigen Werkstoffen eingesetzt werden, auch Strömungen mit freier Oberfläche auf. Das Anwendungsspektrum reicht dabei vom einfachen Aufschmelzen eines Metalls in einem offenen Tiegel bis hin zur vollständigen Levitation. Auch der sogenannte RGS-Prozess, ein substratbasiertes Kristallisationsverfahren zur Herstellung siliziumbasierter Dünnschichtmaterialien, ist dafür ein Beispiel. Um bei solchen Prozessen die Interaktion von Magnetfeld und Strömung zu untersuchen, ist die numerische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel. Für beliebige dreidimensionale Probleme werden entsprechende Berechnungen bisher durch eine externe Kopplung kommerzieller Programme realisiert, die für Magnetfeld und Strömung jeweils unterschiedliche numerische Techniken nutzen. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Allgemeinen mit unnötigem Rechenaufwand verbunden. In dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Methodenapparat auf Basis der FVM vorgestellt, mit welchem sich diese Art von Berechnungen effizient durchführen lassen. Mit der Implementierung dieser Methoden in foam-extend, einer erweiterten Version der quelloffenen Software OpenFOAM, ist daraus ein leistungsfähiges Werkzeug in Form einer freien Simulationsplattform entstanden, welches sich durch einen modularen Aufbau leicht erweitern lässt. Mit dieser Plattform wurden in foam-extend auch erstmalig dreidimensionale Induktionsprozesse im Frequenzraum gelöst.
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Methodenentwicklung zur Simulation von Strömungen mit freier Oberfläche unter dem Einfluss elektromagnetischer WechselfelderBeckstein, Pascal 08 January 2018 (has links)
Im Bereich der industriellen Metallurgie und Kristallzüchtung treten bei zahlreichen Anwendungen, wo magnetische Wechselfelder zur induktiven Beeinflussung von leitfähigen Werkstoffen eingesetzt werden, auch Strömungen mit freier Oberfläche auf. Das Anwendungsspektrum reicht dabei vom einfachen Aufschmelzen eines Metalls in einem offenen Tiegel bis hin zur vollständigen Levitation. Auch der sogenannte RGS-Prozess, ein substratbasiertes Kristallisationsverfahren zur Herstellung siliziumbasierter Dünnschichtmaterialien, ist dafür ein Beispiel. Um bei solchen Prozessen die Interaktion von Magnetfeld und Strömung zu untersuchen, ist die numerische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel. Für beliebige dreidimensionale Probleme werden entsprechende Berechnungen bisher durch eine externe Kopplung kommerzieller Programme realisiert, die für Magnetfeld und Strömung jeweils unterschiedliche numerische Techniken nutzen. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Allgemeinen mit unnötigem Rechenaufwand verbunden. In dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Methodenapparat auf Basis der FVM vorgestellt, mit welchem sich diese Art von Berechnungen effizient durchführen lassen. Mit der Implementierung dieser Methoden in foam-extend, einer erweiterten Version der quelloffenen Software OpenFOAM, ist daraus ein leistungsfähiges Werkzeug in Form einer freien Simulationsplattform entstanden, welches sich durch einen modularen Aufbau leicht erweitern lässt. Mit dieser Plattform wurden in foam-extend auch erstmalig dreidimensionale Induktionsprozesse im Frequenzraum gelöst.
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