Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự không ổn định của dòng nhiệt bề mặt trong một bể hình vòng xoay cho chất lỏng có số Prandtl vừa phải
Tóm tắt
Tính ổn định tuyến tính của dòng nhiệt bề mặt trong một bể hình vòng xoay với số Prandtl trung bình (Pr = 1.4) đã được nghiên cứu trên một phạm vi rộng về tốc độ xoay. Số Marangoni quan trọng cho sự xuất hiện của sự không ổn định dòng chảy đã được xác định bằng phân tích ổn định tuyến tính dựa trên phương pháp phần tử quang phổ. Kết quả cho thấy, việc xoay bể có thể ổn định dòng nhiệt bề mặt và ảnh hưởng đến cơ chế không ổn định. Đặc biệt, ba điểm phân kỳ đã được quan sát với số Marangoni tăng lên khi tốc độ xoay nhỏ, và hiện tượng đặc biệt này được cho là kết quả của sự cạnh tranh giữa cơ chế không ổn định quán tính và cơ chế nhiệt bề mặt. Hơn nữa, dòng chảy cơ bản đối xứng trục ổn định đã được tìm thấy là cực kỳ ổn định trong một phạm vi nhất định của tốc độ xoay.
Từ khóa
#dòng nhiệt bề mặt #không ổn định #số Marangoni #bể hình vòng xoay #phân tích ổn định tuyến tính #số PrandtlTài liệu tham khảo
Dávalos-Orozco, L.A.: Nonlinear sideband thermocapillary instability of a thin film coating the inside of a thick walled cylinder with finite thermal conductivity in the absence of gravity. Microgravity Sci. Technol. 32(2), 105–117 (2020)
Kang, Q., Jiang, H., Duan, L., Zhang, C., Hu, W.: The critical condition and oscillation–transition characteristics of thermocapillary convection in the space experiment on SJ-10 satellite. Int. J. Heat Mass Transf. 135, 479–490 (2019)
Li, Y.-R., Imaishi, N., Azami, T., Hibiya, T.: Three-dimensional oscillatory flow in a thin annular pool of silicon melt. J. Cryst. Growth 260(1–2), 28–42 (2004)
Li, Y.R., Xiao, L., Wu, S.Y., Imaishi, N.: Effect of pool rotation on flow pattern transition of silicon melt thermocapillary flow in a slowly rotating shallow annular pool. Int. J. Heat Mass Transf. 51(7–8), 1810–1817 (2008)
Li, H.M., Shi, W.Y., Ermakov, M.K.: Thermocapillary flow instabilities of medium Prandtl number liquid in rotating annular pools. Int. J. Therm. Sci. 120, 233–243 (2017)
Liu, H., Zeng, Z., Yin, L., Qiao, L., Zhang, L.: Instability mechanisms for thermocapillary flow in an annular pool heated from inner wall. Int. J. Heat Mass Transf. 127, 996–1003 (2018)
Liu, H., Zeng, Z., Yin, L., Qiu, Z., Qiao, L.: Influence of aspect ratio on the onset of thermocapillary flow instability in annular pool heated from inner wall. Int. J. Heat Mass Transf. 129, 746–752 (2019a)
Liu, H., Zeng, Z., Yin, L., Qiu, Z., Zhang, L.: Effect of the Prandtl number on the instabilities of the thermocapillary flow in an annular pool. Phys. Fluids 31(3), 034103 (2019b)
Liu, H., Zeng, Z., Yin, L., Qiu, Z., Qiao, L.: Effect of the crucible/crystal rotation on thermocapillary instability in a shallow Czochralski configuration. Int. J. Therm. Sci. 137, 500–507 (2019c)
Peng, L., Li, Y.R., Shi, W.Y., Imaishi, N.: Three-dimensional thermocapillary-buoyancy flow of silicone oil in a differentially heated annular pool. Int. J. Heat Mass Transf. 50(5–6), 872–880 (2007a)
Peng, L., Li, Y.-R., Liu, Y.-J., Imaishi, N., Jen, T.-C., Chen, Q.-H.: Bifurcation and hysteresis of flow pattern transition in a shallow molten silicon pool with Cz configuration. Numer. Heat Transfer, Part A Appl. 51(3), 211–223 (2007b)
Schwabe, D., Zebib, A., Sim, B.-C.: Oscillatory thermocapillary convection in open cylindrical annuli. Part 1. Experiments under microgravity. J. Fluid Mech. 491, 239–258 (2003)
Shi, W.Y., Ermakov, M.K., Imaishi, N.: Effect of pool rotation on thermocapillary convection in shallow annular pool of silicone oil. J. Cryst. Growth 294(2), 474–485 (2006)
Sim, B.-C., Zebib, A.: Effect of free surface heat loss and rotation on transition to oscillatory thermocapillary convection. Phys. Fluids 14(1), 225–231 (2002)
Sim, B.-C., Zebib, A., Schwabe, D.: Oscillatory thermocapillary convection in open cylindrical annuli. Part 2. Simulations. J. Fluid Mech. 491, 259–274 (2003)
Tian, Z., Zeng, Z., Liu, H., Yin, L., Zhang, L., Qiao, L.: Linear stability analysis of thermocapillary flow in rotating shallow pools heated from inner wall. J. Therm. Sci. 29(1), 251–259 (2020)
Wanschura, M., Shevtsova, V., Kuhlmann, H., Rath, H.: Convective instability mechanisms in thermocapillary liquid bridges. Phys. Fluids 7(5), 912–925 (1995)
Wu, C.-M., Li, Y.-R., Liao, R.-J.: Instability of three-dimensional flow due to rotation and surface-tension driven effects in a shallow pool with partly free surface. Int. J. Heat Mass Transf. 79, 968–980 (2014) (Supplement C)
Zeng, Z., Chen, J., Mizuseki, H., Shimamura, K., Fukuda, T., Kawazoe, Y.: Three-dimensional oscillatory convection of LiCaAlF6 melts in Czochralski crystal growth. J. Cryst. Growth 252(4), 538–549 (2003)
Zhang, L., Li, Y.R.: Numerical simulation on thermocapillary convection of moderate prandtl number fluid in an annular shallow pool with surface heat dissipation. Microgravity Sci. Technol. 31(6), 733–747 (2019)
Zhang, Y., Li, Y.R., Yu, J.J., Liu, Q.S.: Three-dimensional numerical simulation on marangoni convection in a sessile water droplet evaporating in its vapor at low pressure. Microgravity Sci. Technol. 31, 231–240 (2019)