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双自由面溶质-热毛细液层的不稳定性
被引量：
3
1
作者
赵诚卓
胡开鑫
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期291-300,共10页
溶质-热毛细对流是流体界面的浓度和温度分布不均导致的表面张力梯度驱动的流动,它主要存在于空间微重力环境、小尺度流动等表面张力占主导的情况中,例如晶体生长、微流控、合金浇筑凝固、有机薄液膜生长等.对其流动进行稳定性分析具有...
溶质-热毛细对流是流体界面的浓度和温度分布不均导致的表面张力梯度驱动的流动,它主要存在于空间微重力环境、小尺度流动等表面张力占主导的情况中,例如晶体生长、微流控、合金浇筑凝固、有机薄液膜生长等.对其流动进行稳定性分析具有重要意义.本文采用线性稳定性理论研究了双自由面溶质-热毛细液层对流的不稳定性,得到了两种负毛细力比(η)下的临界Marangoni数与Prandtl数(Pr)的函数关系,并分析了临界模态的流场和能量机制.研究发现:溶质-热毛细对流和纯热毛细对流的临界模态有较大的差别,前者是同向流向波、逆向流向波、展向稳态模态和逆向斜波,后者是逆向斜波和逆向流向波.在Pr较大时,Pr增加会降低流动稳定性;在其他参数下,Pr增加会增强流动稳定性.在中低Pr,溶质毛细力使流动更加不稳定;在大Pr时,溶质毛细力的出现可能使流动更加稳定;在其他参数下,溶质毛细力会减弱流动稳定性.流动稳定性不随η单调变化.在多数情况下,扰动浓度场与扰动温度场都是相似的.能量分析表明:扰动动能的主要能量来源是表面张力做功,但其中溶质毛细力和热毛细力做功的正负性与参数有关.
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关键词
溶质-热毛细
液层
不稳定性
Marangoni数
双自由面
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职称材料
环形液池内耦合热-溶质毛细对流转变过程的二维数值模拟
被引量：
1
2
作者
唐经文
周永利
+1 位作者
龚振兴
李友荣
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第20期134-137,共4页
为了解环形液池内耦合热-溶质毛细对流的转变特征,建立了环形液池内的耦合热-溶质毛细对流的物理数学模型,采用有限容积法进行二维数值模拟,得到了环形液池内耦合热-溶质毛细对流失稳的临界条件,并对耦合热-溶质毛细对流失稳机理进行了...
为了解环形液池内耦合热-溶质毛细对流的转变特征,建立了环形液池内的耦合热-溶质毛细对流的物理数学模型,采用有限容积法进行二维数值模拟,得到了环形液池内耦合热-溶质毛细对流失稳的临界条件,并对耦合热-溶质毛细对流失稳机理进行了分析。结果表明:环形液池内流态从稳态到非稳态的转变为霍普夫分岔;随着深宽比、半径比和普朗特数的增加,流动更容易失稳;当刘易斯数大于1时,临界毛细雷诺数随着刘易斯数的增大而减小,流动失稳是由于溶质Marangoni效应的主导作用和流动的惯性共同作用的结果;而当刘易斯数小于1时,随着刘易斯数的增大,临界毛细雷诺数增大,流动失稳则是由于热Marangoni效应的主导作用和流动的惯性共同作用的结果。
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关键词
热
-
溶质
毛细
对流
转变
环形液池
数值模拟
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职称材料
题名
双自由面溶质-热毛细液层的不稳定性
被引量：
3
1
作者
赵诚卓
胡开鑫
机构
宁波大学机械工程与力学学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期291-300,共10页
基金
国家自然科学基金(11872032)
浙江省自然科学基金(LY21A020006)资助项目。
文摘
溶质-热毛细对流是流体界面的浓度和温度分布不均导致的表面张力梯度驱动的流动,它主要存在于空间微重力环境、小尺度流动等表面张力占主导的情况中,例如晶体生长、微流控、合金浇筑凝固、有机薄液膜生长等.对其流动进行稳定性分析具有重要意义.本文采用线性稳定性理论研究了双自由面溶质-热毛细液层对流的不稳定性,得到了两种负毛细力比(η)下的临界Marangoni数与Prandtl数(Pr)的函数关系,并分析了临界模态的流场和能量机制.研究发现:溶质-热毛细对流和纯热毛细对流的临界模态有较大的差别,前者是同向流向波、逆向流向波、展向稳态模态和逆向斜波,后者是逆向斜波和逆向流向波.在Pr较大时,Pr增加会降低流动稳定性;在其他参数下,Pr增加会增强流动稳定性.在中低Pr,溶质毛细力使流动更加不稳定;在大Pr时,溶质毛细力的出现可能使流动更加稳定;在其他参数下,溶质毛细力会减弱流动稳定性.流动稳定性不随η单调变化.在多数情况下,扰动浓度场与扰动温度场都是相似的.能量分析表明:扰动动能的主要能量来源是表面张力做功,但其中溶质毛细力和热毛细力做功的正负性与参数有关.
关键词
溶质-热毛细
液层
不稳定性
Marangoni数
双自由面
Keywords
solutal
-
thermocapillary
liquid layer
instability
Marangoni number
two free surfaces
分类号
O357.1 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
环形液池内耦合热-溶质毛细对流转变过程的二维数值模拟
被引量：
1
2
作者
唐经文
周永利
龚振兴
李友荣
机构
重庆大学动力工程学院低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第20期134-137,共4页
基金
国家自然科学基金(51176209)
文摘
为了解环形液池内耦合热-溶质毛细对流的转变特征,建立了环形液池内的耦合热-溶质毛细对流的物理数学模型,采用有限容积法进行二维数值模拟,得到了环形液池内耦合热-溶质毛细对流失稳的临界条件,并对耦合热-溶质毛细对流失稳机理进行了分析。结果表明:环形液池内流态从稳态到非稳态的转变为霍普夫分岔;随着深宽比、半径比和普朗特数的增加,流动更容易失稳;当刘易斯数大于1时,临界毛细雷诺数随着刘易斯数的增大而减小,流动失稳是由于溶质Marangoni效应的主导作用和流动的惯性共同作用的结果;而当刘易斯数小于1时,随着刘易斯数的增大,临界毛细雷诺数增大,流动失稳则是由于热Marangoni效应的主导作用和流动的惯性共同作用的结果。
关键词
热
-
溶质
毛细
对流
转变
环形液池
数值模拟
Keywords
thermal
-
solutal capillary convection, transition, annular pool, numerical simulation
分类号
O79 [理学—晶体学]
TK124 [动力工程及工程热物理—工程热物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
双自由面溶质-热毛细液层的不稳定性
赵诚卓
胡开鑫
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
2
环形液池内耦合热-溶质毛细对流转变过程的二维数值模拟
唐经文
周永利
龚振兴
李友荣
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
1
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职称材料
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