high order adaptive ale calculations of solidification
play

High-Order Adaptive ALE Calculations of Solidification B. T. - PowerPoint PPT Presentation

High-Order Adaptive ALE Calculations of Solidification B. T. Helenbrook Mech. & Aero. Eng. Dept. Clarkson University Potsdam, NY USA Clarkson Motivation


  1. High-Order Adaptive ALE Calculations of Solidification B. T. Helenbrook Mech. & Aero. Eng. Dept. Clarkson University Potsdam, NY USA

  2. Clarkson Motivation ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� U N I V E R S I T Y ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� Th Tc solid liquid u, Th u, dT/dx = 0 Th ◮ Materials manufacturing, ◮ Horizontal ribbon growth ◮ Spin-casting ◮ Aluminum smelters ◮ Welding

  3. Clarkson Field Equations ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� U N I V E R S I T Y ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ◮ Solid ∂ρ s c p , s T + ∂ρ s u j c p , s T + ∂ � ∂ T � − k s = 0 ∂ t ∂ x j ∂ x j ∂ x j ◮ Liquid ∂ρ l c p , l T + ∂ρ l u j c p , l T + ∂ � ∂ T � − k l = 0 ∂ t ∂ x j ∂ x j ∂ x j ∂ρ l u i + ∂ρ l u j u i = ∂ p + ∂τ i , j ∂ t ∂ x j ∂ x i ∂ x j

  4. Clarkson Discrete Field Equations ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� U N I V E R S I T Y ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� x = x ( ξ, η, τ ) y = y ( ξ, η, τ ) t = τ � � � � ∂ J ρ c p T � − ∂ v ∂ξ E − ∂ v � � ∂η F d ξ d η + v ( E , F ) · n d Γ v ∂τ Ω Γ n el � � � ∂ v ∂ξ a E + ∂ v � � ∂ J ρ c p T + ∂ ∂ξ E + ∂ � � + ¯ τ ∂η F d Ω = 0 ∂η a F ∂τ Ω n n =1 y ,-x ξ ◮ E, F = contravariant fluxes in ξ η coordinates: � ρ c p T ( u − x τ ) − k ∂ T � � ρ c p T ( v − y τ ) − k ∂ T � F = y ξ − x ξ ∂ x ∂ y ◮ a E , a F convective velocities a F = ( u − x τ ) y ξ − ( v − y τ ) x ξ

  5. Clarkson Continued... ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� U N I V E R S I T Y ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ������������������� ◮ Stabilization constant 4 A h = ( p + 1) 2 h max h max = maximum edge length of element τ = 1 h ¯ � J a 2 E + a 2 F + ν/ h + h / ∆ t ◮ Time derivatives: 3 rd order accurate A-Stable DIRK(Williams et. al 2002) ◮ Implicit time step ∆ t ◮ Implicit equations solved using either geometric multgrid or SuperLU/Petsc

Download Presentation
Download Policy: The content available on the website is offered to you 'AS IS' for your personal information and use only. It cannot be commercialized, licensed, or distributed on other websites without prior consent from the author. To download a presentation, simply click this link. If you encounter any difficulties during the download process, it's possible that the publisher has removed the file from their server.

Recommend


More recommend