AbstractSome stainless steels have wavy resolidification surface after a simulated plasma disruption. The rough surface is considered to be formed bym ovement of the melt layer, which is driven by imbalance of the surface tension. The effect occurs when the temperature coefficient of the surface tension is positive. The temperature of the melt of an elevated part is high, hence its high surface tension draws melted material away from other locations resulting in growth of the swell. A computer code was developed for simulating the phenomenon. The heat-conduction equation was solved to obtained the position of the liquid-solid interface, and the velocity profile was calculated from equilibrium of the surface tension and the viscous resistance, neglecting inertial force. The mass transfer in the direction parallel to the surface was computed and then the changes of the shape of the surface was calculated using the mass conservation law. The calculational result for the roughness, the dominant wavelength of undulation and their dependence on the heat load agreed well with the experimental result, which indicates the validity of the above mechanism of rough-surface formation.
いくつかのステンレス鋼は、模擬プラズマディスラプション後に波状の再凝固表面を示す。この粗い表面は、溶融層の移動によって形成されると考えられており、その移動は表面張力の不均衡によって駆動される。この効果は、表面張力の温度係数が正である場合に生じる。溶融部の高温部分は表面張力が高いため、他の場所から溶融材料を引き寄せ、その結果として盛り上がりが成長する。この現象をシミュレートするためのコンピュータコードが開発された。熱伝導方程式を解いて固液界面の位置を求め、表面張力と粘性抵抗の平衡から速度分布を計算し、粘性力を無視した。表面に平行な方向の質量輸送を計算し、質量保存則を用いて表面形状の変化を求めた。粗さ、うねりの支配的波長、およびそれらの熱負荷依存性に関する計算結果は実験結果とよく一致し、上記の粗面形成メカニズムの妥当性が示された。