@PhdThesis{dbt_mods_00010235, author = {Conrath Dr. Ing., Michael}, title = {Dynamics of Liquid Metal Drops Influenced by Electromagnetic Fields}, year = {2008}, month = {Mar}, day = {27}, keywords = {liquid metal drop; magnetic field; drop; electromagnetic shaping}, abstract = {Zusammenfassung Diese Arbeit ist den Effekten gewidmet, die an der Oberfl{\"a}che von Fl{\"u}ssigmetall im Magnetfeld auftreten k{\"o}nnen. Im Prinzip erlauben Magnetfelder, Lorentzkr{\"a}fte auf fl{\"u}ssiges Metall auszu{\"u}ben und in seinem Innern Induktionsw{\"a}rme zu generieren. Es ist aber auch bekannt, dass Fl{\"u}ssigmetall-Oberfl{\"a}chen durch Magnetfelder dramatische Form{\"a}nderungen oder Schwingungen erfahren k{\"o}nnen. Ein Verst{\"a}ndnis dieser Ph{\"a}nomene ist wichtig f{\"u}r s{\"a}mtliche metallurgische Anwendungen, bei denen freie Oberfl{\"a}chen vorkommen. Als repr{\"a}sentatives Problem untersuchen wir einen Tropfen aus Fl{\"u}ssigmetall, der eine freie Oberfl{\"a}che mit einem endlichen Volumen verbindet. Wir schliessen Temperatureffekte aus und konzentrieren uns auf die Wirkung der Lorentzkraft. Wir erarbeiten ein Schema zur Klassifikation von Tropfen-Magnetfeld-Problemen basierend auf der Frequenz des Magnetfeldes und dem Shielding-Parameter des Tropfens in diesem Feld. Anhand dieses Schemas w{\"a}hlen wir f{\"u}nf Fallstudien aus und studieren das Tropfenverhalten im i) transienten, ii) hochfrequenten und iii) mittelfrequenten Magnetfeld. Die Untersuchungen sind vorwiegend analytischer Art, nur die Mittelfrequenz-Studie ist experimentell. Die beiden wichtigsten Probleme, welche die vorliegende Arbeit zum Gegenstand hat, sind das symmetrische Zusammendr{\"u}cken oder Halten von Fl{\"u}ssigmetalltropfen einerseits und deren azimutale Verformungen andererseits. F{\"u}r das transiente Magnetfeld werden zwei Studien pr{\"a}sentiert, jede zu einem der beiden Hauptprobleme. Eine Verbindung zwischen transientem und hochfrequentem Feld besteht darin, das mit beiden Feldtypen station{\"a}re Kr{\"a}fte im Metall erzeugt werden k{\"o}nnen. Ein wichtiger Unterschied ist jedoch, dass transiente Felder das Metall durchdringen k{\"o}nnen, w{\"a}hrend hochfrequente Felder vom Metall abgeschirmt werden, wodurch eine Kopplung zwischen Tropfenform und Magnetfeld entsteht. Die Effekte im hochfrequenten Feld sind daher schwieriger zu modellieren. Wir pr{\"a}sentieren eine Hochfrequenz-Studie, in der es um das Zusammendr{\"u}cken und Halten von Tropfen in einem gegebenen Magnetfeld geht. Eine zweite Hochfrequenz-Studie besch{\"a}ftigt sich mit longitudinaler Levitation. Dort geben wir als einfache Tropfenform einen Fl{\"u}ssigmetall-Zylinder vor und ermitteln das Magnetfeld, welches die vorausgesetzte Tropfenform tats{\"a}chlich erm{\"o}glichen w{\"u}rde. Im mittelfrequenten Feld bieten sich f{\"u}r theoretische Betrachtungen die gr{\"o}ssten Schwierigkeiten, da das Magnetfeld den Tropfen nun partiell durchdringt und kaum noch vereinfacht werden kann. Dieser Bereich wurde daher durch die f{\"u}nfte Studie experimentell erkundet. Dabei wurde eine Fl{\"u}ssigmetall-Scheibe verwendet, welche nur zweidimensionale Verformungen ausf{\"u}hren kann. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass insbesondere transiente Magnetfelder gangbare Wege der analytischen Modellierung bieten. Ebenso wie hochfrequente Magnetfelder eignen sie sich zum Formen und St{\"u}tzen freier Fl{\"u}ssigmetall-Oberfl{\"a}chen. F{\"u}r das Studium der azimutalen Verformungen hat sich die Scheiben-Geometrie als g{\"u}nstig erwiesen, sowohl analytisch als auch experimentell. Insgesamt zeigt sich, dass eine Fortf{\"u}hrung der Arbeit auf dem Gebiet der Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern und Fl{\"u}ssigmetall-Oberfl{\"a}chen lohnenswert ist.}, url = {https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00010235}, url = {http://uri.gbv.de/document/gvk:ppn:573780218}, file = {:https://www.db-thueringen.de/servlets/MCRZipServlet/dbt_derivate_00014058:TYPE}, language = {en} }