常重力倾角下的浮力-热毛细对流转捩特性研究

摘要

残余加速度引起的流体晃动/倾斜是空间材料制备中常见的影响因素。该研究利用配备近焦镜头的高速摄像机和自行开发的液桥界面识别软件包，研究重力倾斜角对浮力-热毛细对流的影响。结果表明，受重力倾角影响的浮力-热毛细对流仍然经历了由稳态流至振荡流的时空演化。在稳定浮力-热毛细对流阶段，由于左、右界面曲率的不平衡，导致胞元流涡核畸变使胞元流靠近自由表面，并收缩至中间高位置处。随着重力倾角的增大，横/纵向速度峰值明显降低，与无重力倾斜角相比，速度峰值衰减了约26%～27%。自由界面处纵向速度梯度显著增大。因此，重力倾角对提高表面流的流动速度起着重要作用。在振荡浮力-热毛细对流阶段，左、右胞元发生周期性侵占。涡核位置靠近热/冷角自由界面处，振荡浮力-热毛细流受到明显抑制，临界温差提高约25%,热角区温度振荡发启时间延迟。

关键词

非轴对称液桥 / 浮力-热毛细对流 / 重力倾角

基金资助

国家自然科学基金项目(51906163); 辽宁省科技计划基金项目(2022-MS-304); 辽宁省教育厅高等学校基本科研业务项目(先导计划创新发展项目)(LJ242411632102);辽宁省教育厅高校基本科研项目(重点攻关)(LIKZZ20220138); 辽宁省科技计划联合计划(基金)应用基础研究项目(2023JH2/101700256); 沈阳市科技项目(RC210010,22-322-3-20)