Effect of Electromagnetic Frequency on the Flow Behavior in Mold during Bloom Casting

Considering solidification, a large eddy simulation (LES) model of two-phase flow was established to simulate the thermal–magnetic flow coupled fields inside a jumbo bloom. The magnetic field was calculated based on Maxwell’s equations, constitutive equations, and Ohm’s law. An enthalpy–porosity technique was used to model the solidification of the steel. The movement of the free surface was described by the volume of fluid (VOF) approach. With the effect of electromagnetic stirring (MEMS), the vortices in the bloom tended to be strip-like; large vortices mostly appeared in the injection zone, while small ones were found near the surface of the bloom. It is newly found that even though the submerged entry nozzle (SEN) is asymmetrical about the bloom, a biased flow can also be found under the effect of MEMS. The reason for this phenomenon is because the magnetic force is asymmetrical and transient. A high frequency will reduce the period of biased flow; however, the frequency should not be too high because it could also intensify meniscus fluctuations and thus entrap slag droplets in the mold. The velocity near the solidification front can also be increased with a higher frequency.

Electromagnetic fields and applications for anisotropic / photonic structures

Το πρώτο μέρος αφορά τoν σχεδιασμό κεραίας με σκοπό την εμφύτευση της σε περιβάλλον ανθρώπινου ιστού. Πιο συγκεκριμένα, η κεραία προορίζεται για την ενσωμάτωση της σε εφαρμογές τύπου βηματοδότη, δηλαδή σε εφαρμογές που έχουν ως περιβάλλον την μορφολογία του ανθρώπινου στήθους. Επιπλέον πραγματοποιείται εκτενής συγκριτική μελέτη όλων των συνδυασμών των τεχνικών σμίκρυνσης που αναφέρονται στην βιβλιογραφία, προκειμένου να εξαχθεί ένας οδηγός για τους σχεδιαστές εμφυτεύσιμων κεραιών, όσον αφορά τις δυνατότητες σμίκρυνσης που προσφέρει ο κάθε συνδυασμός και επομένως να διευκολύνει την διαδικασία σχεδίασης.Το δεύτερο, και κύριο μέρος, της διδακτορικής διατριβής πραγματεύεται την επίλυση ηλεκτρομαγνητικών (ΗΜ) προβλημάτων διαφόρων τύπων. Αρχικά, αναπτύχθηκε μια μέθοδος με σκοπό τον υπολογισμό του σκεδαζόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου από κυλινδρικούς σκεδαστές, με άπειρο μήκος κατά μήκος του άξονα του κυλίνδρου. Κύριος πυλώνας της μεθόδου αυτής αποτέλεσε η χρήση των Coupled Fields Volume Integral Equations (CFVIEs), καθώς και η ανάπτυξη των άγνωστων πεδίων σε αναπτύγματα τύπου Dini. Η μέθοδος αυτή μπορεί να χειριστεί με ευκολία ηλεκτρικά μεγάλες διατάξεις, οι οποίες αποτελούνται από ισοτροπικά/ανισοτροπικά υλικά, ακόμη και με υψηλή ανομοιογένεια. Στην συνέχεια, αναπτύχθηκε υπολογιστική μέθοδος για την εξαγωγή των κυματαριθμών αποκοπής για την περίπτωση του κυλινδρικού κυματοδηγού κυκλικής διατομής, με μεταλλικά τοιχώματα. Η μέθοδος αυτή, επίσης, στηρίχθηκε στις CFVIEs καθώς και στα αναπτύγματα τύπου Dini. Τέλος, αναπτύχθηκε ασυμπτωτική μέθοδος για τον υπολογισμό των μιγαδικών συντονισμών των Whispering Gallery Modes (WGM) για την περίπτωση κυλινδρικού συντονιστή. Για την εξαγωγή των ασυμπτωτικών εκφράσεων χρησιμοποιήθηκε η συνάρτηση Airy.

Two Way Coupled Fields Multi-Physics Modeling Is Investigated as an Additional Approach to Address Fluid Elastic Instability

Two way coupled fields multi-physics modeling is investigated as an additional approach to address out-of-plane FEI. It is established in the literature that to model the damping-controlled fluid elastic instability, a finite time delay between tube vibration and fluid perturbation must be realized. The phase lag between tube vibration and flow perturbation due to damping must be adequately captured by the model. The effects of tube frequency, turbulence level, location, and mean gap velocity on the relative phase values must also be captured. This approach will allow the time delay between tube vibration and flow perturbation due to damping, as well as turbulence, and stiffness to be intrinsically modeled. We will introduce the applicability of the method to in-plane FEI in a future paper once we have based lined it against out of plane FEI empirical results.

The Meshless Analysis of Scale Dependent Problems for Coupled Fields

The meshless Petrov-Galerkin (MLPG) method is developed to analyse 2-D problems for flexoelectricity and thermoelectricity. Both problems are multiphysical and scale dependent. The size-effect is considered by the strain- and electric field-gradients in the flexoelecricity and higher-grade heat flux in the thermoelectricity. The variational principle is applied to de-rive the governing equations considered constitutive equations. The order of derivatives in governing equations is higher than in equations obtained from classical theory. The coupled governing partial differential equations (PDE) are satisfied in a local weak-form on small fic-titious subdomains with a simple test function. Physical fields are approximated by the mov-ing least-squares (MLS) scheme. Applying the spatial approximations in local integral equa-tions a system of algebraic is obtained for the nodal unknowns.