Экспериментальное исследование термокапиллярной конвекции от сосредоточенного источника тепла
Диссертация
Известно, что неизотермические условия на свободной поверхности жидкости или на границе двух однородных, несмешивающихся жидкостей приводят к появлению касательных тангенциальных напряжений, вызывающих движение жидкости. Такое движение принято называть термокапиллярной конвекцией. Причина данного явления обусловлена зависимостью коэффициента поверхностного натяжения от температуры. Для однородных… Читать ещё >
Содержание
- 1. ТЕРМОКАПИЛЛЯРНАЯ КОНВЕКЦИЯ В УСЛОВИЯХ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА: ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Точечный источник тепла
- 1. 2. Источник тепла конечных размеров
- 1. 3. Влияние термогравитационной конвекции. Термокапиллярная конвекция от сосредоточенного источника в тонких слоях
- 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ОТ СОСРЕДОТОЧЕННОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА, РАСПОЛОЖЕННОГО ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ
- 2. 1. Экспериментальная установка и методика измерений
- 2. 1. 1. Описание экспериментальной установки
- 2. 1. 2. Тепловые измерения
- 2. 1. 3. Визуализация течения и распределения температуры в жидкости
- 2. 2. Результаты измерений
- 2. 3. Выводы
- 2. 1. Экспериментальная установка и методика измерений
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО ТЕЧЕНИЯ ОТ СОСРЕДОТОЧЕННОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
- 3. 1. Экспериментальная установка и методика измерений
- 3. 1. 1. Измерения скоростных характеристик течения
- 3. 1. 2. Измерения формы поверхности жидкости
- 3. 2. Результаты исследований
- 3. 2. 1. Влияние мощности и глубины погружения источника тепла на структуру течения
- 3. 2. 2. Влияние конвективного течения на форму поверхности жидкости
- 3. 2. 3. Исследование поверхностных волн
- 3. 1. Экспериментальная установка и методика измерений
- 4. 1. Экспериментальная установка и методика измерений
- 4. 2. Результаты исследований характеристик течения и деформации поверхности
- 4. 3. Влияние граничных условий вблизи источника тепла на структуру течения и форму поверхности жидкости
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- Гиббс Дж.В. Термодинамика. Статистическая физика. — М.: Наука, 1982, 584с.
- Scriven L.E., Sterling C.V. The Marangoni effects // Nature, 1960, V. 187, № 4733, P. 186−188.
- Гидромеханика межфазных поверхностей / Сост. Ю. А. Буевич, Л. М. Рабинович. М.: Мир, 1984, 210 с.
- Братухин Ю.К., Макаров С. О. Межфазная конвекция. Пермь: Изд-во ПТУ, 1994, 328 с.
- Кузнецов В.В., Расчет течения расплава в ампуле // Журн. прикл. механики и техн. физики, 1984, № 2, С. 105−110.
- Полежаев В.И. Гидродинамика, тепло- и массообмен при росте кристаллов // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. М: ВИНИТИ, 1984, Т. 18, С. 198−259.
- Oreper G.M., Szekely J. Heat and fluid-flow phenomena in weld pools // J. Fluid. Mech., 1984, V. 147, P. 53−79.
- Tsai M.C. Marangoni convection in weld pools with a free surface // Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1989, V. 9, № 12, P. 1503−1516.
- Ю.Безуглый Б. А., Галашин E.A., Криндач Д. П., Майоров B.C. Разделение примесей в жидкости при тепловом действии лазерного излучения // Письма в ЖТФ, 1976, Т. 2, вып. 18, С. 832−838.
- П.Боровский И. Б., Городский Д. Д., Шарафеев И. М., Морящев С. Ф. О поверхностном легировании металлов с помощью непрерывного лазерного излучения // Физика и химия обраб. материалов, 1984, № 1, С. 19−23.
- DiPietro N.D., Huh С., Сох R.G. The hydrodynamics of the spreading of one liquid on the surface of another // J. Fluid. Mech., 1978, V. 84, P. 529−549.
- Братухин Ю.К., Макаров С. О. О вторичных термокапиллярных движениях солитонного типа // Изв. РАН, Механика жидкости и газа, 1992, № 4, С. 2027.
- Shtern V., Hussain F. Azimuthal instability of divergent flows // J. Fluid. Mech., 1993, V. 252, P. 518−536.
- Низовцев В.В. Термокапиллярная конвекция в жидком слое при лазерном облучении // Инж.-физ. журнал, 1988, Т. 55, № 1, С. 85−92.
- Kamotani Y., Ostrach S., Masud J. Oscillatory thermocapillary flows in open cylindrical containers induced by C02 laser heating // Int. J. of Heat and Mass Transfer, 1999, V. 42, P. 555−564.
- Гидромеханика невесомости / Под ред. Мышкиса А. Д. М: Наука, 1976, 504с.
- Левин В.Г. Физико-химическая гидродинамика. -М: Физматгиз, 1959, 699 с.
- Joseph D.D., Renardy Y.Y. Fundamentals of two-fluid dynamics. Part I. New York: Springer-Verlag, 1992, 443 pp.
- Pantaloni J., Bailleux В., Salan J., Velarde M.J. Rayleigh-Benard-Marangoni instability: New experimental results // J. Non-Equilib. Thermod., 1979, V. 4, P. 201−218.
- Pukhnachov V.V. Thermocapillary convection under low gravity // Fluid Dyn. Trans., 1989, V. 14, P. 145−204.
- Davis S.H. Thermocapillary instabilities // Ann. Rev. Fluid Mech., 1987, V. 19, P. 403−435.
- Levich V.G., Krylov V.S. Surface-tension driven phenomena // Arm. Rev. Fluid Mech., 1969, V. 1, P. 293−316.
- Pearson J.R.A. On convective cells induced by surface tension // J. Fluid Mech., 1958, V. 4, № 5, P. 489−500.
- Benard H. Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide // Rev. Gen. Sci. pures appl., 1900, V. 2, P. 1261−1271.
- Benard H. Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide transportant de la chaleur par convection en regime permanent // Ann. Chim. Phys., 1901, V. 23, P. 62−144.
- Rayleigh Lord On convection currents in a horizontal layer of fluid, when the higher temperature is on the under side // Phil. Mag., 1916, V. 32, P. 529−546.
- Chandrasekhar S. Hydrodynamic and hydromagnetic stability. Oxford University Press, 1961,652 p.
- Scriven L.E., Sterling C.V. Interfacial turbulence: Hydrodynamic instability and Marangoni effect // AIChE J., 1959, V. 5, P. 514−523.
- Pantaloni J., Cerisier P., Bailleux R., Gerband C. Convection de Benard-Marangoni: un pendule de foucault // J. Physique Lett., 1981, V. 42, L. 147−150.
- Братухин Ю.К. Термокапиллярная конвекция от линейного источника тепла // Уч. зап. Перм. ун-та, 1968, № 163, С. 23−29.
- Маурин JI.H., Евдокимова О. А. Плоская задача о стационарной термокапиллярной конвекции // Уч. зап. Перм. ун-та, 1970, № 216, С. 157 162.
- Евдокимова О.А. Теплоотдача тонкой проволоки вблизи поверхности жидкости // Уч. зап. Перм. ун-та, 1968, № 184, С. 191−199.
- Братухин Ю.К., Маурин JI.H. Термокапиллярная конвекция в жидкости, заполняющей полупространство // Прикл. матем. и мех., 1967, Т. 31, С. 577 580.
- Братухин Ю.К., Маурин JI.H. Растворение нагретого тела, соприкасающегося со свободной поверхностью жидкости // Инж.-физ. журнал, 1968, Т.14, № 6, С. 1033−1037.
- Пшеничников А.Ф., Яценко С. С. Конвективная диффузия от сосредоточенного источника поверхностно-активного вещества // Уч. зап. Перм. ун-та, 1974, № 316, С. 175−181.
- Братухин Ю.К., Маурин JI.H. Устойчивость термокапиллярной конвекции в жидкости, заполняющей полупространство // Прикл. матем. и мех., 1982, Т. 46, № 1, С. 162−165.
- Goldshtik M., Hussain F., Shtern V. Symmetry breaking in vortex-source and Jeffery-Hamel flows // J. Fluid Mech., 1991, V. 232, P. 521−566.
- Shtern V., Hussain F. Inertial instability of divergent flows // Abstracts of the 18th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Haifa, Israel, 1992, P. 133.
- Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика. 3-е изд. перераб. М: Наука, 1986, 733 с.
- Макаров С.О. Устойчивость осесимметричных термокапиллярных течений в условиях внешней задачи. Дисс.. канд. физ.-мат. наук, Пермь, 1993, 137 с.
- Братухин Ю.К., Макаров С. О. Азимутальная неустойчивость осесимметричных термокапиллярных течений // Вестник Перм. ун-та. Физика, 1994, Вып. 2, С. 91−109.
- Kamotani Y., Chang A., Ostrach S. Effects of heating mode on steady axisymmetric thermocapillary flows in microgravity // J. of Heat Transfer, 1996, V. 118, P. 191−197.
- Chang A., Kamotani Y., Ostrach S. Scaling analysis of thermocapillary flows in cylindrical containers // Report EMAE/TR-94−214, 1994, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland, OH.
- Kamotani Y., Ostrach S., Pline A. A thermocapillary convection experiment in microgravity // Heat Transfer in Microgravity, ASME HTD, 1993, V. 269, P. 2330.
- Kamotani Y., Ostrach S., Pline A. Analysis of velocity data taken in surface tension driven convection experiment in microgravity // Physics of fluids, V. 6, P. 3601−3609.
- Nield D.A. Surface tension and buoyansy effects in cellular convection // J. Fluid Mech., 1964, V. 19, P. 341−352.
- Nield D.A. Streamlines in Benard convection cells induced by surface tension and buoyansy // ZAMP, 1966, V. 17, P. 226.
- Smith К.A. On convective instability induced by surface-tension gradients // J. Fluid Mech., 1966, V. 24, P. 401−414.
- Бирих P.B. О термокапиллярной конвекции в горизонтальном слое жидкости // Прикл. мех. и тех. физика, 1966, № 3, С. 69−72.
- Кирдяшкин А.Г. Термокапиллярная и термогравитационная конвекция в горизонтальном слое жидкости // Гидромеханика и процессы переноса в невесомости. Свердловск: УЩ АН СССР, 1983, С. 126−135.
- Мызников В.М. Об устойчивости стационарного адвективного движения в горизонтальном слое со свободной границей относительно пространственных возмущений // Конвективные течения. Перм. пед. ин-т, Пермь, 1981, С. 77−82.
- Favre Е., Blumenfeld L., Daviaud F. Instabilities of a liquid layer locally heated on its free surface // Phys. Fluids, 1997, 9(5), P. 1473−1475.
- Ezersky A.B., Garcimartin A., Burguete J., Mancini H.L., Perez-Garcia C. Hydrothermal waves in Marangoni convection in a cylindrical container // Phys. Rev. E, 1993, V. 47(2), P. 1126−1131.
- Davis S.H. // Annu. Rev. Fluid Mech., 1987, V. 19, P. 403.
- Smith M.K., Davis S.H. // J. Fluid Mech., 1983, V. 132, P. 119.
- SmithM.K. // J. Fluid Mech., 1988, V. 194, P. 391.
- Ezersky A.B., Garcimartin A., Mancini H.L., Perez-Garcia C. Spatiotemporal structure of hydrothermal waves in Marangoni convection // Phys. Rev. E, 1993, V. 48(6), P. 4414−4422.
- Пшеничников А.Ф., Токменина Г. А. Деформация свободной поверхности жидкости термокапиллярным движением // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1983, № 3, С. 150−153.
- Зуев A. JL, Пшеничников А. Ф. Деформация и разрыв плёнки жидкости под действием термокапиллярной конвекции // Журнал прикл. мех. и тех. физики, 1987, № 3, С. 90−95.
- Физические величины. Справочник / Под ред. И. С. Григорьева и Е. З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.
- Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества. Справочник / Под ред. A.A. Абрамзона и Е. Д. Щукина. JL: Химия, 1984, 392 с.
- Гершуни Г. З., Жуховицкий Е. М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972, 392 с.
- Berg J.C., Acrivos A. The effect of surface active agents on convection cells induced by surface tension // Chem. Eng. Sei., 1965, V. 20, P. 737−745.
- Palmer H.J., Berg J.C. Hydrodynamic stability of surfactant heated from below // J. Fluid Mech., V. 51, P. 385−402.
- Евдокимова O.A., Петухова В. Г. Теплоотдача тонкой проволоки, расположенной на поверхности текущей воды // Учён. зап. Перм. ун-та, № 327, 1975, Вып. 6, С. 107−112.
- Рабинович М.И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. М: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992,456 с.
- Жаботинский A.M. Концентрационные колебания. М: Наука, 1974.
- Незлин М.В., Снежкин E.H. Вихри Россби и спиральные структуры: Астрофизика и физика плазмы в опытах на мелкой воде. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990, 240 с.
- Мизёв А.И. Экспериментальные исследования термокапиллярных течений от сосредоточенного источника тепла // Тез. доклада на 3 Межд. семинаре по устойчивости гомогенных и гетерогенных жидкостей, Новосибирск, 1996, С.
- Мизев А.И. Экспериментальные исследования теплоотдачи от сосредоточенного источника тепла вблизи поверхности жидкости // Book of Abstracts 1, 11th International Winter School on Continuous Media Mechanics, Perm, Russia, 1997, P. 214.
- Mizyov A.I. Experimental study of heat transfer from located source of heat near by fluid surface // Abstracts of Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, St. Petersburg, Russia, 1997, P. 33.
- Mizyov A.I. Experimental study of heat transfer from located source of heat near by fluid surface // Proceedings of Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, St. Petersburg, Russia, 1997, v. l, P. 249−252.
- Братухин Ю.К., Макаров C.O., Мизёв А. И. Автоколебательный режим термокапиллярной конвекции // Гидродинамика: Сб. науч. трудов Перм. унта, 1998, Вып. 11, С. 45−57.
- Мизёв А.И. Экспериментальное исследование теплоотдачи от сосредоточенного источника тепла вблизи поверхности жидкости // Гидродинамика: Сб. науч. трудов Перм. ун-та, 1999, Вып. 12, С. 205−216.
- Братухин Ю.К., Макаров С. О., Мизёв А. И. Колебательные режимы термокапиллярной конвекции от сосредоточенного источника тепла // Изв. РАН, Механика жидкости и газа, 2000, № 2, С. 92−103.