Экспериментальное исследование термокапиллярной конвекции от сосредоточенного источника тепла

• Автор: Мизев, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕРМОКАПИЛЛЯРНАЯ КОНВЕКЦИЯ В УСЛОВИЯХ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ
НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА: ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Почечный источник тепла
1.2.Источник тепла конечных размеров
1.3.Влияние термогравитационной конвекции.
Термокапиллярная конвекция от сосредоточенного
источника в тонких слоях
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ОТ СОСРЕДОТОЧЕННОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА, РАСПОЛОЖЕННОГО ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ
2.1 .Экспериментальная установка и методика измерений
2.1.1. Описание экспериментальной установки
2.1.2. Тепловые измерения
2.1.3. Визуализация течения и распределения температуры в жидкости
2.2 .Результаты измерений
2.3.Вывод ы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО ТЕЧЕНИЯ ОТ СОСРЕДОТОЧЕННОГО
ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
3.1.Экспериментальная установка и методика измерений
3.1.1. Измерения скоростных характеристик течения
3.1.2. Измерения формы поверхности жидкости
3.2 .Результаты исследований
3.2.1. Влияние мощности и глубины погружения источника тепла на
структуру течения

3.2.2. Влияние конвективного течения на форму поверхности жидкости
3.2.3. Исследование поверхностных волн
3.3.Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОЙ КОНВЕКЦИИ ОТ СОСРЕДОТОЧЕННОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА,
ИНДУЦИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЕМ
4 Л .Экспериментальная установка и методика измерений
4.2.Результаты исследований характеристик течения и деформации поверхности
4.3.Влияние граничных условий вблизи источника тепла на структуру течения и форму поверхности жидкости
4.4 .Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Известно, что неизотермические условия на свободной поверхности жидкости или на границе двух однородных, несмешивающихся жидкостей приводят к появлению касательных тангенциальных напряжений, вызывающих движение жидкости. Такое движение принято называть термокапиллярной конвекцией. Причина данного явления обусловлена зависимостью коэффициента поверхностного натяжения от температуры. Для однородных по химическому составу веществ поверхностное натяжение убывает с увеличением температуры, что приводит к движению жидкости в сторону более холодных участков поверхности. Для многокомпонентных систем изменение поверхностного или межфазного натяжения с изменением температуры имеет более сложный характер с нередко встречающейся противоположной температурной зависимостью. В общем случае поверхностное натяжение зависит не только от температуры. Его изменение может быть вызвано неоднородным распределением вдоль поверхности концентрации поверхностно-активных или инактивных веществ (концентрационно-капиллярная конвекция), плотности приповерхностных электрических зарядов или диполей, напряженностей электромагнитных полей (электрокапиллярная конвекция), протеканием химических реакций и т.д. Весь этот класс явлений, приводящих к движению поверхностного слоя жидкости принято называть конвекцией Марангони.
Первой работой, положившей начало физико-химической термодинамике и гидродинамике гетерогенных систем, была статья Дж.В .Гиббса «О равновесии гетерогенных веществ» [1]. В этой работе Гиббс впервые ввёл понятия фазы, компоненты, химического потенциала; установил общие свойства равновесия гетерогенной системы, создал термодинамику поверхностных явлений и электрохимических процессов. Метод Гиббса лежит

АТ, С

• О о О С)

0.0 4
12 0 и, мм
Рис.2.4 График зависимости температуры оболочки нагревательного элемента от глубины погружения источника тепла. Рабочая жидкость -вода. Мощность источника тепла Р=0,77 Вт. Цифрами на графике обозначены: 1 - для случая закрытой поверхности, 2 - для случая свободной поверхности.