Effect of natural convection on solidification from above and melting from below of a pure metal

The role of natural convection on the solid-liquid interface motion during melting from above and solidification from below of a pure metal was studied. The measurements of both temperature distributions and temperature fluctuations were used as a qualitative indication of the natural convection flow regimes and structures of melt during phase transformation. The photographs of the solid-liquid interface morphology (after draining the melt from the test cell) revealed complicated time-dependent flow structure in the liquid. The measured (average) and predicted solid-liquid interface positions during solidification from above and of melting from below show reasonably good correspondence. On étudie le rôle de la convection naturelle sur le mouvement de l'interface solide-liquide pendant la fusion par dessus et la solidification par dessous d'un métal pur. Les mesures des distributions et des fluctuations de température sont utilisées comme indication qualitative des régimes de convection naturelle et des structures de fusion pendant le changement de phase. Les photographies de la morphologie de l'interface après drainage du liquide hors de la cellule révèlent une structure compliquée d'écoulement en fonction du temps dans le liquide. Les positions mesurées (moyennes) et calculées de l'interface solide-liquide pendant l'opération montrent une correspondance relativement bonne. -Die Rolle der natürlichen Konvektion bei der Bewegung der Phasengrenze während des Schmelzens eines reinen Metalls von unten und des Erstarrens von oben wurde untersucht. Die Messungen der Temperaturverteilungen und -Schwankungen wurden als qualitative Anzeigen der Gebiete mit natürlicher Konvektion und der Struktur der Schmelze während der Phasenumwandlung verwendet. Fotos von der festflüssigen Grenzflächenmorphologie (nach Ablassen der Schmelze aus der Testzelle) enthüllten eine komplizierte zeitabhängige Strömungsstruktur in der Flüssigkeit. Die gemessene (durchschnittliche) und die berechnete Position der Phasengrenze während des Erstarrens von oben und Schmelzens von unten zeigen eine verhältnismäβig gute Übereinstimmung. Иэyчeнa poль ecтecтвeнпoй кoнвeкции нa движeниe гpaницы paэдeлa твepдoe тeлoжкилкocть пpи плaвлeнии cниэy и эaтвepдeвaнии cвepчy чиcтoгo мeтaллa. Для пoлyчeния кaчecтвeннoй чapaктepиcтики peжкимoв cвoбoднo-кoнвeктивнoгo тeчeния и cтpyктyp плaвлeния пpи фaэoвыч пpeвpaщeнияч иэмepялиcь кaк pacпpeдeлeниe, тaк и флyктyaции тeмпepaтypы. фoтoгpaфии мopфoлoгии гpaницы paэдeлa твepдoe тeлoжкидкocть (пocлe yлaлeния pacплaвa иэ иccлeдyeмoй ячeйки) пoкaэaли cлoжкнyю, эaвиcящyю oт вpeмeни cтpyктypy тeчeния в жкнлкocти. Иэмepeнныe (cpeдниe) и paccчитaнныe пoлo.кeния гpaнцы paэлeлa твepдoe тeлo-жидкocть пpи эaтвepдeвaнии cвepчy и плaвлeнии cниэy лaли дoвoльнo чopoпшee coвпaдeниe.