附加不同竖直颤动下表面内能变化导致的热毛细对流界面响应行为研究

摘要

采用质量完全守恒水平集方法追踪两相界面运动,并基于连续表面张力模型,对微重力条件下(g=0 m/s^(2))附加竖直颤动的高Prandtl数液桥热毛细对流胞元流及表面行为进行研究。结果表明:无论是"初始阶段t=0~30 s",还是"稳定阶段t=1250~1275 s",随着竖直颤动频率的增加(f=0 Hz→f=5 Hz→f=20 Hz),涡心自发性摆动受到抑制,其轴向摆动幅度逐渐减小,最大摆动幅度由ΔA_(max)=0.25减小至ΔA_(max)=0.10。胞元流涡心径向位置由原来无规则摆动呈现为稳定性的周期性摆动,且摆动周期逐渐减小;液桥自由界面横向位置的周期性脉动特性明显。在竖直颤动频率f=20 Hz情况下,自由界面3/4H处表面的横向位置振幅最大;在竖直颤动力的作用下,液桥自由界面表面流轴向速度向冷盘(下盘)的发展受到抑制。稳定阶段(t=100~200)径向速度明显减小,最大衰减幅度Δu=1.0×10^(-3);液桥近热端(y=0.45~1.0)和近冷端(y=0~0.45)的表面位形呈现交替性的扩张和收缩。