Effect of a Rotating Magnetic Field on Convection Stability and Crystal Growth in Zero Gravity and on the Ground

Numerical Investigation of a Rotating Magnetic Field Influence on Free Convective CNT/Water Nanofluid Flow within a Corrugated Enclosure

“…Dold and Benz [7] studied the Lorentz force effect on crystal growth and flow structure and they noted a better homogenization of the concentration of the dopant and thus better crystallization performances. A similar study was performed by Feonychev and Bondareva [8] and similarly concluded there was a homogenization improvement. The influence of Lorentz force on the solidification of a metal alloy has been examined numerically by Nikrityuk et al [9].…”

A Study on Radial and Axial Temperature Effects on the Growth of Bulk Single Crystal of SixGe1-x in Bridgman Setting

“…Feonychev et al [44] also studied the Bridgman method by showing that the flow arising in a conducting liquid under the effect of a rotating magnetic field as well as under its interaction with gravitational and thermo-capillary convection, region of mixed flows, in which the impurity in crystal growth were found. Application of magnetic fields in semiconductor crystal growth is an efficient solution to control the convection in the liquid, the micro and macro segregation, and to improve the material quality.…”

Fluid Flow of a Liquid Metal in a Cylinder Driven by a Rotating Magnetic Field

“…導電性流体に対する回転磁場の効果は，半導体の単結晶製造や鉄鋼業における連続鋳造プロセスなどの材料 製造プロセスにおける製品の品質向上を目的とする融液の攪拌や制御に関連する基礎研究であるため，海外で 内の導電性流体の流れに及ぼす回転磁場の効果を議論している．このときに，流れに影響を及ぼす因子が回転 磁場の角速度とその強度であり，その結果，表皮効果の現れる条件などが示されている．Richardson (2) は，無限 に長い円筒容器を仮定し，その内部にある流体が表皮効果を伴わない場合に対して，導電性流体流れにおける 二次流れの発生限界を示している．ただし，印加磁場強度は非常に低い場合に限定され，臨界値には磁気テイ ラー数を用いている．その後，Sneyd (3) , Davidson and Hunt (4) , Davidson (5) においても，回転磁場によって駆動さ れる流れの基礎研究が行われている．文献 (2)-(5) では，磁場の回転方向の駆動力には，時間平均されたローレンツ 力が用いられており，液体金属の磁気プラントル数が 10 -7 程度と非常に小さいとの理由から，表皮効果は考慮さ れていない． 結晶成長における回転磁場の利用を扱った研究として，例えば，Barz et al (6) , Ghaddar et al (7) , Mößner and Gerbeth (8) , Ben Hadid et al (9) , Pätzold et al (10) がある．これらの論文では，流れ場だけでなく，温度場や濃度場も 同時に考慮されている場合が多く，また流れ場の遷移に関する議論を含んでいるものもある．Friedrich et al (11) は，Rayleigh-Bénard対流への回転磁場の影響を磁気テイラー数を用いて論じている．Vizman et al (12) は，温度差 Fluid Flow of a Liquid Metal in a Cylinder Driven by a Rotating Magnetic Field に起因する浮力存在下において，回転磁場により駆動される流れの三次元シミュレーションを行っている．Volz and Mazuruk (13) は，下面から加熱される円筒容器内の流れの不安定性に及ぼす回転磁場の影響について，表皮効 果を含めて言及している．また彼らは後に，Rayleigh-Bénard対流に及ぼす回転磁場の影響を実験的に取り扱って いる (14) ．Grants and Gerbeth (15), (16) は，円筒容器内において回転磁場によって駆動される流れの軸対称および三次 元の安定性解析を行っている．また彼らは，乱流への遷移を実験的に調べている (17) ．Martin Witkowskiらのグル ープは，任意の周波数の回転磁場における円筒容器内の流れ (18) ，回転磁場の角速度が小さいときの非軸対称の 流れ (19) を考察している．また，彼らは回転磁場の角速度が大きいときに，有限長さの円筒容器内の流れを扱っ ている (20) ．さらに，フローティングゾーン法における表面張力対流の不安定性に対する回転磁場の影響 (21) ，回 転円筒容器内の流れに及ぼす回転磁場の影響を研究している (22) ．Feonychev and Bodareva (23) は，重力や表面張力 が作用する環境下における流れの安定性に対する回転磁場の影響を論じている．Nikriyuk et al (24) は，回転磁場 により駆動される流れの密閉円筒容器のアスペクト比の影響を数値計算している．Lyubimov et al (25) は，水平な 円筒容器の軸に対して平行な温度勾配を有する場合に生じる融液の流れに対する回転磁場の影響について線形 安定性解析を行っている．Ando et al (26), (27) Re :…”