Podrobno

Improved finite difference method for phase-field modelling of dendritic solidification
ID Dobravec, Tadej (Avtor), ID Mavrič, Boštjan (Avtor), ID Šarler, Božidar (Avtor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (3,36 MB)
MD5: 0044B23315949C1AAEC5C2AF3871ADE9
URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999126000665 Povezava se odpre v novem oknu

Izvleček
This paper introduces a novel numerical approach for solving phase-field models of dendritic solidification in 3-D. Traditional approaches utilising finite difference or finite element methods often introduce discretisation-induced anisotropy in the phase-field modelling of dendrite growth, particularly noticeable at low surface energy anisotropy strengths, necessitating adjustments to phase-field model parameters. Our study demonstrates an effective reduction of discretisation-induced anisotropy without altering phase-field model parameters, achieved by employing the generalised finite difference method (GFDM) with sufficiently large local support domains (stencils). We show that the GFDM can employ larger node spacings than the finite difference method and, therefore, larger time steps in the explicit time marching schemes, mitigating the increased computational cost due to the requirement for larger stencils. The GFDM is based on the polynomial weighted least squares approximation in the local support domains. Although the GFDM is usually applied to scattered node distributions, we apply the standard uniform regular distribution of nodes; hence, the insights of the current study can be straightforwardly applied to any phase-field modelling utilising the finite difference method by simply increasing the stencil size and updating the finite difference coefficients. The efficacy of the novel numerical procedure is assessed through simulations of dendrite growth in a supercooled pure melt, varying the strength of surface energy anisotropy. Additionally, we test how the nonlinear preconditioning of the phase-field model enhances computational efficiency. We mitigate the high computational cost of phase-field simulations by employing an octree-based space-time adaptive algorithm.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:dendritic solidification, phase-field model, GFDM, generalized finite difference method, space-time adaptivity
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FS - Fakulteta za strojništvo
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Leto izida:2026
Št. strani:21 str.
Številčenje:Vol. 553, art. 114716
PID:20.500.12556/RUL-181740 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:532:519.876.5
ISSN pri članku:0021-9991
DOI:10.1016/j.jcp.2026.114716 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:267350019 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:15.04.2026
Število ogledov:62
Število prenosov:17
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Journal of computational physics
Skrajšan naslov:J. comput. phys.
Založnik:Elsevier
ISSN:0021-9991
COBISS.SI-ID:989199 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:dendritsko strjevanje, model faznega polja, GFDM, posplošena metoda končnih razlik, krajevno-časovna prilagodljivost

Projekti

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:Z2-4479
Naslov:Napredno brezmrežno modeliranje in simulacija razvoja mikrostrukture za vrhunske kovinske izdelke

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P2-0162
Naslov:Večfazni sistemi

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J2-4477
Naslov:RAZVOJ INOVATIVNIH BREZMREŽNIH METOD ZA VEČFIZIKALNE IN VEČNIVOJSKE SIMULACIJE VRHUNSKIH TEHNOLOGIJ

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj