Resolución numérica de un problema de Stefan: Solidificación unidireccional de metales puros

Abstract

Se presenta un modelo computacional para cálculo de la distribución de temperaturas y de la cinética de la interfase sólido-líquido, durante la solidificación unidireccional de metales puros en moldes refrigerados. Se considera un metal puro, inicialmente líquido y a su temperatura de fusión, en contacto térmico irr,perfecto con un sumidero perfecto de calor. Se resuelve la ecuación diferencial de conducción del calor en la fase sólida, mediante el método de diferencias finitas implícito, con paso espacia] fijo y paso temporal variable. Se estudia la influencia de los números adimensionales de Biot y Stefan en el rango : 10-2 < Bi < 10+2 , 10“i Ste < 10. Se obtuvo satisfactoría concordancia con las soluciones analíticas asíntóticas de Stefan (Bi»l) y de Flemings (Bi << 1) y con la solución analítica aproximada de Pires, Prates y Biloni cuando Ste < 1 y para todo Bi.