- 2002
- العلوم
- الولايات المتحدة الأمريكية
نشر نبيل الرواحي، بالاشتراك مع غريتار تريغفاسون، بحثًا في مجلة الفيزياء الحاسوبية لتطوير محاكاة عددية لنمو البلورات الشجيرية أثناء تصلب مادة نقية بوجود حركة في السائل. عالجت الدراسة تفاعلًا يحدد شكل البنية المتكونة: انتقال الحرارة عند سطح البلورة، وتدفق المائع حول أفرعها أثناء النمو.استخدم الباحثان طريقة تتبع الجبهة لتمثيل الحد الفاصل بين السائل والصلب بصورة صريحة، وحساب أثر الحرارة الكامنة من تدرج درجة الحرارة عموديًا على السطح. وربطا ذلك بحل معادلات حركة المائع، مع فرض سرعة صفرية في الجزء الصلب. اختُبرت الطريقة بمسألة ستيفان ذات الحل المعروف، وبفحص أثر تنعيم الشبكة الحسابية، وبمقارنات مع طريقة التكامل الحدودي.أظهرت المحاكاة ثنائية الأبعاد أن الجهة المواجهة للتدفق تشهد زيادة في سرعة قمة البلورة والتفرع، بينما يظهر تأثير معاكس خلفها. وشملت الحسابات سرعات تدفق وأعداد برانتل مختلفة ومجموعات من البلورات. يوفر العمل وسيلة لدراسة كيفية تغيير الحمل لشكل التصلب، مع توافق نوعي مع تجارب منشورة. وتبقى نتائجه الموصوفة ضمن نطاق المحاكاة ثنائية الأبعاد والظروف التي اختبرها الباحثان.