微重力下温差对液桥自由界面变形的影响

工程热物理学报 , 2015, 36(5): 1091-1095.

微重力下温差对液桥自由界面变形的影响

张银 ^1, , 黄护林 ^2, , 张喜东 ^3, , 唐硕捷 ^4,

1.南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016

2.南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016

3.南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016

4.南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No.51276089)

关键词：动态自由界面 , 热毛细对流 , 浮区法 , 微重力 , VOF

The Impact of Temperature Difference on Free-Surface Deformation in Liquid Bridge under Microgravity

Keywords： dynamic free-surface , thermocapillary convection , floating zone , microgravity , VOF

浮区法是一种无坩埚容器接触、生长高质量单晶的重要晶体生长技术.微重力环境下,热毛细对流成为熔体中的主要对流,因此,研究浮区法晶体生长中热毛细对流的不稳定性具有重要意义.本文利用VOF自由表面追踪模型来捕捉自由界面的运动,数值研究了微重力下动态自由界面液桥内热毛细对流特性及温差(ΔT)对自由界面变形的影响.结果显示,在较强的温差作用下,整个熔区出现三维不稳性的热毛细对流振荡,并且随着温差的增加,振荡强度增强,振荡波数也随之增加;自由界面呈现出冷、热壁面膨胀而中间收缩的“瓶颈”状分布.自由界面变形率随温差先增长较快,后增长较慢.

参考文献

[1]	Marcello Lappa .Analysis of flow instabilities in convex and concave floating zones heated by an equatorial ring under microgravity conditions[J].Computers & Fluids,2005(6):743-770.
[2]	D. E. Melnikov;V. M. Shevtsova.The effect of ambient temperature on the stability of thermocapillary flow in liquid column[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2014:185-195.
[3]	Bok-Cheol Sim;Woo-Seung Kim;Abdelfattah Zebib .Axisymmetric thermocapillary convection in open cylindrical annuli with deforming interfaces[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2004(24):5365-5373.

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