Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tích tụ hạt trong dòng thermocapillary phụ thuộc theo thời gian trong cầu chất lỏng. Mô hình hóa các thí nghiệm
Tóm tắt
Nghiên cứu này đề cập đến hiện tượng tích tụ các hạt theo dõi cứng bị treo trong dòng thermocapillary phụ thuộc theo thời gian trong một cầu chất lỏng. Chúng tôi báo cáo kết quả của mô hình hóa số ba chiều cho các thí nghiệm gần đây [1,2] trong một cột chất lỏng phi đẳng nhiệt. Các tính chất vật lý chính xác của cả hai chất lỏng và hạt được sử dụng cho mô hình hóa. Hai loại chất lỏng được nghiên cứu: natri nitrat (NaNO3) và n-decane (C10H22). Các hạt được mô hình hóa dưới dạng các hình cầu hoàn hảo bị treo trong dòng thermocapillary đã phát triển tốt theo thời gian. Động lực học của các hạt được mô tả bởi phương trình Maxey-Riley. Kết quả từ các mô phỏng của chúng tôi phù hợp rất tốt với các quan sát thực nghiệm. Lần đầu tiên chúng tôi đã nhân bản số mô hình sự hình thành cấu trúc tích tụ hạt (PAS) dưới cả điều kiện trọng lực và không trọng lực. Phân tích của chúng tôi xác nhận các quan sát thực nghiệm rằng sự tồn tại của PAS phụ thuộc vào cường độ của trường dòng, tỷ lệ giữa mật độ chất lỏng và mật độ hạt, cũng như kích thước của hạt.
Từ khóa
#dòng thermocapillary #tích tụ hạt #mô hình hóa số #cột chất lỏng phi đẳng nhiệt #động lực học hạtTài liệu tham khảo
D. Schwabe, A. Mizev, S. Tanaka, H. Kawamura, Microgravity Sci. Technol. 18, 117 (2006)
D. Schwabe, A. Mizev, M. Udhayasankar, S. Tanaka, Phys. Fluids 19, 072102 (2007)
M. Wanschura, V.M. Shevtsova, H.C. Kuhlmann, H.J. Rath, Phys. Fluids 5, 912 (1995)
J. Leypoldt, H.C. Kuhlmann, H.J. Rath, J. Fluid Mech. 414, 285 (2000)
V.M. Shevtsova, D.E. Melnikov, J.C. Legros, Phys. Rev. E 68, 066311 (2003)
D. Schwabe, P. Hintz, S. Frank, Microgravity Sci. Technol. 9, 163 (1996)
M. Nishimura, I. Ueno, K. Nishino, H. Kawamura, Exp. Fluids 38, 285 (2005)
S. Tanaka, H. Kawamura, I. Ueno, Phys. Fluids 18, 067103 (2006)
Y. Abe, I. Ueno, H. Kawamura, Microgravity Sci. Technol. 19, 84 (2007)
I. Ueno, S. Tanaka, H. Kawamura, Phys. Fluids 15, 408 (2003)
D.E. Melnikov, V.M. Shevtsova, J.C. Legros, Phys. Fluids 16, 1746 (2004)
R. Peyret, T.D. Taylor, Computational Methods for Fluid Flow (Springer-Verlag, Berlin, 1990), p. 359
D.E. Melnikov, V.M. Shevtsova, J.C. Legros, Phys. Fluids 16, 1746 (2004)
V.M. Shevtsova, D.E. Melnikov, J.C. Legros, Phys. Fluids 13, 2851 (2001)
M.R. Maxey, J.J. Riley, Phys. Fluids 26, 883 (1983)
D.E. Melnikov, V.M. Shevtsova, Fluid Dyn. Mater. Process. 1, 189 (2005)
I. Ueno, Y. Abe, K. Noguchi, H. Kawamura, Adv. Space Res. 41, 2145 (2008)