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Unconditionally gradient-stable computational schemes in problems of fast phase transitions

Lebedev, Vladimir und Sysoeva, Alena und Galenko, Peter (2011) Unconditionally gradient-stable computational schemes in problems of fast phase transitions. Physical Review E, 83, 026705-1-026705-11. APS. DOI: 10.1103/PhysRevE.83.026705.

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Kurzfassung

Equations of fast phase transitions, in which the phase boundaries move with velocities comparable with the atomic diffusion speed or with the speed of local structural relaxation, are analyzed. These equations have a singular perturbation due to the second derivative of the order parameter with respect to time, which appears due to phenomenologically introduced local nonequilibrium. To develop unconditionally stable computational schemes, the Eyre theorem [D. J. Eyre, unpublished] proved for the classical equations, based on hypotheses of local equilibrium, is used. An extension of the Eyre theorem for the case of equations for fast phase transitions is given. It is shown that the expansion of the free energy on contractive and expansive parts, suggested by Eyre for the classical equations of Cahn-Hilliard and Allen-Cahn, is also true for the equations of fast phase transitions. Grid approximations of these equations lead to gradient-stable algorithms with an arbitrary time step for numerical modeling, ensuring monotonic nonincrease of the free energy. Special examples demonstrating the extended Eyre theorem for fast phase transitions are considered.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Unconditionally gradient-stable computational schemes in problems of fast phase transitions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Lebedev, VladimirUdmurt State University
Sysoeva, AlenaUdmurt State University
Galenko, Peterpeter.galenko@dlr.de
Datum:Juni 2011
Erschienen in:Physical Review E
Referierte Publikation:Ja
In Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:83
DOI :10.1103/PhysRevE.83.026705
Seitenbereich:026705-1-026705-11
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der Herausgeber
Lebedev, VladimirUdmurt State University
Sysoeva, AlenaUdmurt State University
Galenko, Peterpeter.galenko@dlr.de
Verlag:APS
Status:veröffentlicht
Stichwörter:phase transformation,
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W FR - Forschung unter Weltraumbedingungen (alt)
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Materialwissenschaftliche Forschung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Dieter Herlach
Hinterlegt am:13 Apr 2011 08:26
Letzte Änderung:16 Feb 2016 05:04

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