Simulation von Mehrfeldproblemen in der Metallurgie

Gegenstand des Projektes ist die numerische Berechnung von magnetohydrodynamischen (MHD) Strömungen mit freien Oberflächen. Hintergrund ist die Analyse und Optimierung von neuartigen Herstellungsverfahren für Stahlbleche, dem Bandgießverfahren. Dieses benötigt ein System zur gleichmäßigen Aufgabe der Schmelze auf ein umlaufendes Band. Hier kommt der Wechselwirkung zwischen der flüssigen Schmelze und einem externen elektromagnetischen Wechselfeld besondere Bedeutung zu, mit dessen Hilfe eine gleichmäßige Dicke über der gesamten Breite des Bandes gewährleistet werden soll. Aus Sicht der Modellierung und Simulation handelt es ich hierbei um ein klassisches Mehrfeldproblem, da neben den hydrodynamischen Modellgleichungen, d.h. den Navier-Stokes Gleichungen, die Maxwell-Gleichungen gekoppelt gelöst werden müssen. Hinzu kommt die Berücksichtigung von beweglichen Phasengrenzen und komplexen Materialverhaltens der Schmelze. Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung von numerischen Berechnungsverfahren für derartige Mehrfeldprobleme. Diese Modelle sollen anhand einer Modellkonfiguration untersucht werden. Die Konfiguration besteht aus einer Gerinneströmung mit freien Rand; Form der freien Oberfläche und somit die Filmdicke der Gerinneströmung hängen vom aufgeprägten Magnetfeld ab. Das Projekt wird durch das BMBF gefördert und ist Teil der Initiative „Computational Material Sciences“ des Simulationswissenschaftlichen Zentrums der TU Clausthal.