溶融層内のマランゴニ対流の数値シミュレーション

Numerical simulation on the Marangoni convection in the molten metal pool

横川 三津夫

Yokokawa, Mitsuo

本報告書では、ナビエ-ストークス方程式とエネルギー方程式を用いて数値シミュレーションを行うことによって、電子ビームによる金属溶融過程の非定常特性を明らかにした。また、固液境界面の時間発展を融解熱モデルを用いて予測した。この融解熱モデルは2相ステファン問題を用いて詳細に検討した。一方、格子数やクーラン数を変化させて、非線形項に対する1次風上差分法と高次精度差分法の適用可能限界について議論した。高次精度差分法を用いた数値シミュレーションによる溶融層形状は実験結果と一致することが分った。さらに、溶融層内の流れをモデル化したマランゴニ対流のレイノルズ数依存性について検討した。この結果、溶融層の周辺部に生じる2つの渦は、溶融層を形成する上で重要な要因となっていることが分かった。

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