李友荣
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彭岚
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吴双应
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曾丹苓
工程热物理学报
为了了解水平温度梯度作用时Czochralski结构浅池内硅熔体热对流的分岔特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟,坩埚外壁被加热,液池深度为3 mm.模拟结果表明,当逐渐增加温差时,会发生两次流型转变,第一次由二维轴对称流动转变为三维稳态流动,第二次由三维稳态流动转变为热流体波,其可能沿顺时针方向旋转、也可能沿逆时针方向旋转,同时,第二次转变存在分岔现象.
关键词:
热对流
,
硅熔体
,
分岔
,
热流体波
石万元
,
李友荣
,
彭岚
工程热物理学报
为了解流体普朗特数(Pr)对热毛细对流的影响,通过线性稳定性分析,确定了环形浅液池内硅熔体(Pr＝0.011)和几种硅油(Pr数从6.7至57.9)热毛细对流失稳的临界条件,获得了它们在临界条件下的热流体波,特别是高Pr数硅油的热流体波.结果发现:当Pr≤15.9时,临界Ma数随Pr数的增加迅速上升,此时环形池内只有一组热流体波,呈连续条纹状.当Pr＞15.9后,临界Ma数随Pr数的增加变缓,环形池内由波数相同、强弱和传播角不同的两组热流体波组成,二者相互干涉形成忽明忽暗、断断续续的条纹.随着Pr数的增加,其中占据主要地位的一组热流体波变得越来越长,传播角越来越小.临界波数mc和临界相速ωc随Pr数的增加而降低.
关键词:
热毛细对流
,
普朗特数
,
线性稳定性分析
,
热流体波
石万元
,
李友荣
,
今石宣之
工程热物理学报
为了了解液层深度对热毛细对流不稳定性的影响,利用线性稳定性理论分析了内径为20 mm、外径为40 mm、深度为1～20 mm的环形液层内硅油(Pr=6.7)的热毛细对流,重点考察了发生热流体波的临界温差及热流体波的临界周向波数,结果表明,临界温差随液层深度的增加而降低.讨论了浮力对热流体波及其临界条件的影响,并证实了常重力条件下当液层厚度大于5 mm时,热流体波呈静止状态这一现象.
关键词:
热流体波
,
热毛细对流
,
线性稳定性分析
,
不稳定性
石万元
,
王瑜
工程热物理学报
为了了解系统旋转对热毛细对流的影响,采用阴影法观察了外半径Ro=40 mm、内半径Ri=20 mm、深度H=1mm、沿顺时针方向旋转的环形池内1cSt硅油热毛细对流的特征.测量了0～10 r/min转速范围内发生热流体波的临界温差,观察了旋转对热流体波的影响,结果发现:当内外环间温差略低于临界温差时,靠近外环附近产生多圈同心圆环状静止波纹;超过临界温差后,静止液池内分布着两组沿周向传播方向相反的波纹;超过临界温差不远时热流体波的传播方向与液池的旋转方向相反,提高温差使其传播方向转变为与液池旋转方向相同;提高转速又使其传播方向转变为与液池旋转方向相反.
关键词:
热毛细对流
,
旋转
,
热流体波
,
硅油
李翰明
,
石万元
,
周涛
,
王瑜
工程热物理学报
为了了解水平温度梯度作用下双层流体内热毛细对流的特征,实验观察了环形池内由1cSt硅油和氟化液FC-40组成的双层流体内热毛细对流失稳后的不稳定现象.实验表明,随着上层或下层流体厚度的增加,流动稳定性减弱.当上层厚度为1.5 mm时,内外环间温差超过临界温差后在外环区域产生三维稳态的直条纹、并在内环区域产生热流体波,波纹产生于上层流体.当上层流体厚度为2mm时,液层内三维稳态直条纹占主导.环形池旋转使稳态条纹变为弯曲波纹,并且液层内只有一组传播方向与环形池的旋转方向相反的热流体波.
关键词:
双层流体
,
热毛细对流
,
热流体波
石万元
,
李友荣
,
曾丹苓
,
今石宣之
工程热物理学报
对外壁加热、内壁冷却、厚度为1.0 mm的环形硅油浅液层内的热毛细对流及其稳定性进行了可视化实验研究,观察到了旋转的螺纹状的热流体波,确定了发生热流体波的临界温差值△Tc=4.8 K,证实了热流体波从两组逐渐演变为一组的发展过程,验证了已有的数值模拟结果.
关键词:
热流体波
,
热毛细对流
,
硅油
