李友荣
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莫东鸣
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彭岚
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石万元
工程热物理学报
为了了解重力水平对环形液池内热毛细-浮力对流耗散结构的影响，利用有限容积法进行了非稳态三维数值模拟，环形液池外壁被加热，内壁被冷却，流体为0．65cSt硅油，其Pr数为6．7。结果表明，在微重力条件下，流动为三维振荡流动；当重力水平增加到0．1go时，流动结构转化为沿周向运动的一组滚胞，其轴线与温度梯度方向一致；当重力水平增加到0．5go时，流型则为一组静止的滚胞；当重力水平继续增加到3go时，流动转变为稳定流动。
关键词:
数值模拟
,
流型
,
热毛细-浮力对流
,
环形液池
彭岚
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石万元
,
李友荣
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曾丹苓
工程热物理学报
为了了解浮力的影响,对水平温度梯度作用时环形液池内的热毛细对流进行了非稳态三维数值模拟,环形液池外壁被加热,半径为40 mm,内壁被冷却,半径为20 mm,液池深度为(1～17)mm,流体为0.65cSt的硅油,其Pr数为6.7.模拟结果表明,当水平温度梯度较小时,流动为轴对称稳态流动,随着温度梯度的增加,流动将会失去其稳定性,在浅液池内,转化为热流体波,浮力对失稳后的流型无影响,但会使热流体波的振幅下降;在深液池内,在常重力条件下,转化成三维稳定流动,在微重力和小重力条件下,转化为三维振荡流动.
关键词:
环形液池
,
浮力
,
热毛细对流
,
硅油
,
数值模拟
周小明
,
淮秀兰
,
黄护林
工程热物理学报
三维数值研究了环形液池内双层流体热毛细-浮力对流的流动特性,考察了液池深径比对流动的影响,其中外壁面维持高温,内壁面维持低温.结果显示,上、下层流体热毛细-浮力对流的流动结构依赖于液池深径比的大小,其内在机制是由浮力和热毛细对流相对强度所决定;随着深径比的减小,热毛细-浮力对流不稳定性的周向温度波数先增大后减小,存在发生流动不稳定性的最佳深径比;热毛细对流的振荡周期随着深径比的减小逐渐减小,而周向速度平均扰动幅度逐渐增大.
关键词:
环形液池
,
热毛细浮力对流
,
深径比
,
双层流体
,
数值模拟
李友荣
,
唐经文
,
黄旭方
,
曾丹苓
工程热物理学报
为了了解径向温度梯度作用下环形浅液池内硅熔体热毛细对流的热力学特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟.液池外半径ro=50 mm,内半径ri=15 mm,深度为d=3 mm.结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳定轴对称流动,系统总熵产较小;随着温度梯度的增加,流动将失去其稳定性,首先转化为径向脉动波,此时系统总熵产呈周期性变化;温度梯度再增加时,流动转化为热流体波,系统总熵产较大,但不再随时间变化.
关键词:
环形液池
,
热毛细对流
,
数值模拟
,
熵产
周小明
,
黄护林
工程热物理学报
假设双层流体的交界面不发生变形,热毛细力作用于此交界面,三维数值研究了大尺度环形液池中双层流体系统在内外壁面温差加热下的热毛细对流不稳定性,其中外壁面维持高温,内壁面维持低温。计算结果显示,上下层流体的流动特性受Marangoni效应和浮力效应的影响;热毛细对流的振荡产生于内壁面附近,并沿着温度梯度的方向传播;随着温差的增大,热毛细对流的振荡逐渐增强,温度振荡波数增大。
关键词:
热毛细对流
,
双层流体
,
大尺度
,
环形液池
,
数值模拟
陈捷超
,
李友荣
,
于佳佳
工程热物理学报
为了了解毛细力比Rσ对耦合热-溶质毛细对流的影响,对深宽比为0.15的环形浅液池内双组分溶液耦合热-溶质毛细对流进行了三维数值模拟.液池内、外壁分别维持恒定温度和浓度,工质为甲苯/正己烷混合溶液,Prandtl数为5.54,Lewis数为25.8.结果表明,当热毛细Reynolds(ReT)数较小时,耦合热-溶质毛细对流为三维稳态流动,当ReT数超过临界值后,流动将转变为三维周期性振荡流动;在计算范围内(-1≤Rσ≤0),随着毛细力比的增加,流动失稳的临界ReT数会逐渐减小.
关键词:
环形液池
,
混合溶液
,
耦合热-溶质毛细对流
,
毛细力比
,
数值模拟
唐经文
,
周永利
,
龚振兴
,
李友荣
材料导报
为了解环形液池内耦合热溶-质毛细对流的转变特征,建立了环形液池内的耦合热-溶质毛细对流的物理数学模型,采用有限容积法进行二维数值模拟,得到了环形液池内耦合热-溶质毛细对流失稳的临界条件,并对耦合热-溶质毛细对流失稳机理进行了分析.结果表明:环形液池内流态从稳态到非稳态的转变为霍普夫分岔；随着深宽比、半径比和普朗特数的增加,流动更容易失稳；当刘易斯数大于1时,临界毛细雷诺数随着刘易斯数的增大而减小,流动失稳是由于溶质Marangoni效应的主导作用和流动的惯性共同作用的结果；而当刘易斯数小于1时,随着刘易斯数的增大,临界毛细雷诺数增大,流动失稳则是由于热Marangoni效应的主导作用和流动的惯性共同作用的结果.
关键词:
热-溶质毛细对流
,
转变
,
环形液池
,
数值模拟
饶朏
,
彭岚
,
张全壮
人工晶体学报
为了更好地了解轴向磁场对温度梯度作用下Marangoni-热毛细对流的影响,采用有限差分法对环形浅液池内硅熔体制单晶的流动进行了数值模拟.研究了三种不同边界条件下,Ha数分别为0、10、20、30对应下硅熔体内部流动强度和自由表面速度.结果表明,轴向磁场对浅液池内的Marangoni对流、热毛细对流和耦合的Marangoni-热毛细对流都有较好的抑制作用,且随着磁场强度的增强,抑制作用增加,更有利于提高晶体的结晶质量.当磁场强度和底部热流密度一定时,随着水平温度梯度的增加,靠近内壁的流动得到增强,外壁附近流动反而减弱.
关键词:
轴向磁场
,
热毛细对流
,
温度梯度
,
环形液池
