Trường Đại học Bách Khoa đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu mô phỏng số quá trình hóa rắn và nóng chảy của vật liệu chuyển pha” trong thời gian từ năm 2015 đến năm 2016.

Đề tài hướng tới các mục tiêu sau: Phát triển một phương pháp mô phỏng số cho bài toán chuyển pha; Nghiên cứu ảnh hưởng của sự sự co giãn về thể tích đến quá trình chuyển pha; Nghiên cứu ảnh hưởng của đối lưu tự nhiên trong pha lỏng đến quá trình chuyển pha; và Nghiên cứu tác động của đường chập ba pha đến quá trình chuyển pha.

Đề tài đã thu được các kết quả sau:

- Một chương trình tính toán số được viết trên ngôn ngữ lập trình Fortran đã được hoàn thiện, phục vụ cho nghiên cứu quá trình chuyển pha.

- Chương trình đã được sử dụng để nghiên cứu các quá trình chuyển pha của các vật liệu mà ở đó bao gồm nhiều hiện tượng vật lý phức tạp xảy ra như đối lưu, thay đổi thể tích và sự hiện diện của ba pha (tức là tồn tại đường chập ba pha - rắn, lỏng và khí).

- Phương pháp sử dụng để nghiên cứu mô phỏng khá đơn giản, dễ dàng áp dụng và có độ chính xác cao.

- Các quá trình hóa rắn của hạt chất lỏng, của vật liệu chuyển pha trong khoang hình trụ, hình chữ nhật đã được xem xét nghiên cứu.

- Các kết quả tính toán, phân tích và nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của phương pháp sử dụng cũng như ứng dụng của phương pháp trong lĩnh vực tính toán mô phỏng động lực học dòng nhiều pha. Các kết quả về chuyển pha có kể đến sự thay đổi thể tích, đối lưu và đường chập ba pha cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của các yếu tố trên đến kết quả cuối cùng của quá trình chuyển pha. Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể giúp các nhà vật liệu học có những cái nhìn sâu hơn về quá trình chuyển pha trong các hiện tượng tương ứng mà thực nghiệm và lý thuyết khó có thể đạt được.

- Bốn (4) bài báo đã được đăng/ chấp nhận đăng trên các tạp chí quốc tế có uy tín (ISI), trong đó có 2 bài thuộc Q1, góp phần thúc đẩy sự phát triển của khoa học trong nước trong lĩnh vực mô phỏng số dòng nhiều pha.

Đề tài đã phát triển được một phương pháp và chương trình mô phỏng số hoàn thiện cho các nghiên cứu chuyển pha. Phương pháp đã được áp dụng để nghiên cứu quá trình chuyển pha của hạt chất lỏng mà ở đó có sự hiện diện của những yếu tố như co giãn thể tích và đường chập ba pha. Sự chuyển pha (hóa rắn) của hạt chất lỏng xảy ra trong các quá trình phun bụi kim loại, chế tạo hạt bán dẫn cho pin mặt trời và thiết bị điện tử,... Do đó những nghiên cứu và những kiến thức về quá trình chuyển pha của hạt chất lỏng rất quan trọng, đóng vai trò rất lớn cho sự phát triển của các ngành liên quan như vật liệu, năng lượng tái tạo. Các kết quả hiện tại của đề tài mới chỉ là những kết quả ban đầu. Còn rất nhiều vấn đề vật lý và ứng dụng khác cần được nghiên cứu như tác động của đối lưu tự nhiên và cưỡng bức, tác động của bề mặt hạt chất lỏng tiếp xúc với... Phương pháp mô phỏng số hiện tại có thể mở rộng và phát triển để giải quyết các vấn đề phức tạp kể trên. Do đó, chủ nhiệm đề tài có kiến nghị được tiếp tục tài trợ với bước phát triển tiếp theo để giải quyết các vấn đề này.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13628/2017) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)