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题名黏弹性液滴热毛细迁移的对流不稳定
被引量：3
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作者
章绍能
胡开鑫
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机构
宁波大学机械工程与力学学院力学系
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1313-1323,I0002,共12页
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基金
国家自然科学基金(11872032,U1738119,11532015)
浙江省自然科学基金(LY21A020006)资助项目。
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文摘
液滴在温度分布不均的固壁面上产生的热毛细迁移广泛存在于微流控、喷墨印刷等应用中,对其流动进行稳定性分析对液滴迁移的精准控制具有重要意义.本文采用线性稳定性理论研究了附壁黏弹性液滴在热毛细迁移中的对流不稳定性,得到了不同Prandtl数(Pr)下的临界Marangoni数(Ma_(c))与弹性数的函数关系,并分析了临界模态的流场和能量机制.研究发现:流体弹性激发了更多不稳定模态,小Pr的临界模态为斜波和流向波,而中高Pr的临界模态为斜波和展向稳态模态.强弹性使得Ma_(c)显著下降,而弱弹性略微增强了流动稳定性.在中Pr下,Ma_(c)随Pr的增大而增大.对于斜波模态,扰动温度的振幅可存在于流场中间区域,而其他两种模态的温度振幅只存在于自由表面上,并且在高Pr下的流线分布几乎是对称的.能量分析表明:随着弹性数增大,基本流做功由正变负;在小Pr中,扰动应力做功既可能耗散能量又可能提供能量;在高Pr中,基本流做功可忽略不计.对于同向流向波,扰动速度和扰动应力做功在垂直方向上均存在多次振荡.将液滴迁移与热毛细液层进行对比发现,由于基本流和边界条件的不同,两者在临界模态和扰动流场中均存在较大差异.
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关键词
热毛细迁移
黏弹性液滴
稳定性分析
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Keywords
thermocapillary migration
viscoelastic droplet
stability analysis
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分类号
O357.1
[理学—流体力学]
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题名热毛细液层非模态稳定性分析
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作者
郑晟
胡开鑫
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机构
宁波大学机械工程与力学学院力学系
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期270-276,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(11872032)
浙江省自然科学基金项目(LY21A020006)共同资助。
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文摘
利用非模态稳定性方法研究了亚临界情况下的热毛细液层对初始扰动和外加激励的敏感性。通过瞬态增长函数和反馈函数分别反映流场对初始扰动和外加激励的放大。研究结果表明,小Prandtl数(Pr)下的亚临界流动对初始扰动和外加激励均十分敏感,最大扰动放大与Reynolds数(Re)的平方近似成正比。在大Pr下,只有回流的亚临界流动存在对外加激励的显著放大,其最大值分别随Re^(5)和Pr^(5)呈线性增长。随着外加激励频率的增大,最优扰动波数逐渐减小。流场和温度场表明输出的扰动速度和温度量级远大于输入的量级,并且与管道流动相比存在明显不同。
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关键词
热毛细对流
非模态稳定性
扰动放大
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Keywords
Thermocapillary
Non-modal stability
Disturbance amplification
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分类号
V524
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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