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近二十年来,微重力流体开展了半浮区液桥热毛细对流的不稳定性与转捩的研究.文中给出了热毛细振荡对流发生的临界参数,分析了液桥几何位形(尺度比,体积比)、物理参数及传热参数对临界Maxangoni的影响.报导了有关的地面模拟实验,微重力实验以及本问题的线性稳定性分析、能量分析和数值模拟结果,并介绍了定常轴对称热毛细对流通过非定常振荡热毛细对流到湍流的转捩过程和三种热毛细振荡对流的产生机理. 相似文献
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浮区热毛细对流 总被引:1,自引:0,他引:1
概述了浮区中平行于自由面的表面张力梯度驱动热毛细对流领域的研究.
研究兴趣集中于振荡热毛细对流的起振,
或者说从定常流动到振荡流动的转捩. 起振依赖于一系列的临界参数,
临界关系可以表示为这些临界参数的复杂函数. 实验结果表明,
振荡流中速度的变化和平均流动的速度有相同的量级, 而其它量的变化,
比如温度和自由面半径的波动, 相比于它们的平均量而言则要小得多.
因此, 起振应是流体中动力学过程的结果, 该问题是强非线性的.
在过去几十年中, 一些理论模型被引入来研究这个问题,
使用的方法包括理论分析方法、 线性不稳定性分析方法、
能量稳定性分析方法以及非定常的三维直接数值模拟.
其中直接数值模拟被认为是对强非线性过程进行深入分析的最适合方法,
通常能得到和实验较符合的结果.
从振荡热毛细对流向湍流的转捩提供了一个研究混沌行为的新系统,
开创了一个非线性科学的新前沿, 是一个集中了大量近期工作的研究热点.
该文对浮区热毛细对流作了一个回顾, 包括理论模型和分析,
以及实验研究. 相似文献
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本文研究从上面加热的液桥中不同 pr 数流体的热表面张力驱动对流。在 Ma 数相同的条件下,不同 pr 数流体液桥中的温度分布和流场结构定性相似,但定量结果不同。小pr数(pr<<1)流体液桥中的粘性边界层远小于热边界层,最大流函数所在位置向冷端偏移,有较大的流动速度。结果表明,Ma 数是描述这种流动的敏感参数。 相似文献
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热毛细对流及其不稳定性是微重力流体科学研究的重要内容. 对该问题的研究不仅有利于人们对微重力环境下流体行为、对流不稳定性和湍流转捩过程等基础物理现象的进一步认识,而且也将促进晶体生长、薄膜制备等空间和地面高新技术的发展. 实验研究了矩形液池中浅液层在水平温度梯度作用下产生的热毛细对流及其稳定性. 实验中,成功地利用PIV (particle image velocimetry) 技术对1mm2/s 硅油液层内的浮力热毛细对流流场结构进行了大量观测. 结果表明,液层中的流场结构经历了多种状态的转变,该过程会受到液层厚度的影响. 当液层厚度较小时,比如当d=2:8mm 时,随着液池两端温差的增大,液层中的流场结构会经历单胞对流到双胞对流再到多胞对流的转变,到达多胞对流状态之后,继续增大温差,对流涡胞的数量会有所减少,而当温差进一步增大到一定程度以后,整个液层转变为三维非定常流动;当液层厚度较大时,比如当d=4:5mm 时,随着温差的增大,流动模式的转变主要体现在水平截面流场截面上面,当温差增大到一定程度以后,在靠近高温端的附近区域会出现具有明显三维效应的"梭形结构",该梭形结构的尺寸随着温差的增大而增长,并在温差超过某个临界值时失去对称性,整个液层转变为三维非定常流动. 相似文献
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本文以悬浮区为背景研究液桥中气液交界面上由表面张力所驱动的流体对流。我们采用有限元方法对轴对称、定常运动方程,能量方程,自由面切向、法向应力平衡条件迭代求解,首次考虑了边界形状的影响,得到了自洽的流区位形和流场、温度场、表面压强分布。一般说来,流区自由面呈弯月形。结果表明,只要表面张力数 C_a<1,静态平衡的流区位形就是动态情况的良好近似。本文还分析了C_a数及G_r 数对流区位形的影响,得到了不同 M_a 数及散热条件下的温度场和流函数分布。 相似文献
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浮区Marangoni对流的浓度边界条件 总被引:1,自引:0,他引:1
对于浮区热和浓度毛细对流问题,溶化界面处可以有给定浓度或给定浓度通量两类边界条件,它们给出的液桥内浓度分布有很大差异。本文讨论了这两类边界条件所对应的物理过程,以及其物理含意。 相似文献
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开展大尺寸液桥浮力-热毛细对流地面实验, 探究流场转捩的临界条件及临界状态附近的流动情况. 通过粒子图像测速方法(PIV) 获得流体速度场, 研究液桥内部定常和转捩后的流场结构以及流体运动规律;并用红外热像仪测量液桥自由面温度分布, 研究流体流动的时空演化和温度振荡. 实验发现大尺寸半浮区液桥浮力-热毛细对流临界值与几何参数有关, 在大普朗特(Prandtl) 数情况下, 流场存在由稳定态向不稳定态再到混沌的转捩过程, 在临界马兰哥尼(Marangoni) 数附近, 流场内会出现行波现象, 流动模式也会随高径比的变化而发生变化;当继续增大马兰哥尼数, 流动会进入混沌状态. 相似文献