Estudios experimentales y teóricos del transporte iónico en electrodeposición en celdas delgadas

Dengra, Silvina

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	computacion
Título:	Estudios experimentales y teóricos del transporte iónico en electrodeposición en celdas delgadas
Título alternativo:	Experimental and theoretical studies of ion transport in thin-layer electrodeposition cells
Autor:	Dengra, Silvina
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Departamento de Computación
Publicación en la Web:	2012-12-14
Fecha de defensa:	2004
Fecha en portada:	2004
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor en Ciencias de la Computación
Director:	Marshall, Guillermo; Molina, Fernando
Jurado:	Jacovkis, P.; Minotti, F.; Gomez, D.
Idioma:	Español
Palabras clave:	ELECTRODEPOSICION; TRANSPORTE IONICO; COMPUTACION PARALELAELECTRODEPOSITION; ION TRANSPORT; PARALLEL COMPUTING
Tema:	computación/modelos computacionales
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3740_Dengra
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3740_Dengra.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3740_Dengra
Ubicación:	Dep.COM 003740
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Dengra, Silvina. (2004). Estudios experimentales y teóricos del transporte iónico en electrodeposición en celdas delgadas. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3740_Dengra

Resumen:

Se estudió el transporte iónico y la morfología de crecimiento en depósitos ramificados en celdas delgadas a través de mediciones experimentales y teóricas, y el modelado computacional. Se usaron en forma simultánea las técnicas de Schlieren y partículas trazadoras para seguir la evolución de los frentes de concentración y los rollos convectivos en regímenes gravitoconvectivos y electroconvectivos dominantes. El modelo teórico macroscópico se basa en primeros principios, la ecuación de Nernst- Planck para el transporte de iones, la ecuación de Poisson para el potencial electrostático y la ecuación de Navier-Stokes para el flujo de fluido. Se presentan simulaciones numéricas para configuraciones de celdas reales usando computación en serie y paralela. En las simulaciones numéricas en paralelo, se hizo uso de técnicas de descomposición por dominios y métodos fuertemente implícitos para su implementación en un cluster tipo Beowulf con MPI bajo Linux. Esto permitió la utilización de mallas muy finas en dorninios distorsionados que se acercan más a la realidad de los experimentos físicos realizados, con el beneficio de un speed up casi lineal para algunos casos. La teoría y las simulaciones numéricas predicen la completa interacción de los frentes, la generación de vértices y una correcta evolución espacio-temporal, en concordancia con los resultados experimentales observados.

Abstract:

Ion transport and growth morphology in ramified deposits in thin-layer cells are studied through experimental measurements and theoretical and computational modeling. Simultaneous Schlieren and particle image velocimetry techniques are used to follow front development of concentration fields and convection rolls in gravitoconvection and electroconvection prevailing flows. The theoretical macroscopic model is based on first principles, using the Nernst-Planck equations for ion transport, the Poisson equation for the electrostatic potencial and the Navier-Stokes equations for the fluid flow. Numerical simulations in realistic cell configurations using serial and parallel computing are presented. In the parallel simulations, use is of domain decomposition techniques with a strongly implicit iterative method and its implementation in a Beowulf cluster under MPI and Linux. This allows the utilization of very fine grids in highly distorted domains with a more realistic physical parametrization and results in a robust algorithm attaining almost linear speed up. Theory and simulations predict full front interaction, vortex generation and merging, and a space-time fronts evolution, in close agreement with the results observed in the experiments.

Citación:

---------- APA ----------

Dengra, Silvina. (2004). Estudios experimentales y teóricos del transporte iónico en electrodeposición en celdas delgadas. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3740_Dengra

---------- CHICAGO ----------

Dengra, Silvina. "Estudios experimentales y teóricos del transporte iónico en electrodeposición en celdas delgadas". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2004.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3740_Dengra

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