大尺寸液桥热毛细对流失稳性地面实验研究

摘要

开展大尺寸液桥浮力-热毛细对流地面实验,探究流场转捩的临界条件及临界状态附近的流动情况.通过粒子图像测速方法(PIV)获得流体速度场,研究液桥内部定常和转捩后的流场结构以及流体运动规律;并用红外热像仪测量液桥自由面温度分布,研究流体流动的时空演化和温度振荡.实验发现大尺寸半浮区液桥浮力-热毛细对流临界值与几何参数有关,在大普朗特(Prandtl)数情况下,流场存在由稳定态向不稳定态再到混沌的转捩过程,在临界马兰哥尼(Marangoni)数附近,流场内会出现行波现象,流动模式也会随高径比的变化而发生变化;当继续增大马兰哥尼数,流动会进入混沌状态.