旋轉(zhuǎn)對環(huán)形淺液池內(nèi)熱毛細(xì)對流影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了研究系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)對環(huán)形液池內(nèi)熱毛細(xì)對流穩(wěn)定性和失穩(wěn)后產(chǎn)生的熱流體波的影響，本文以外半徑為40mm、內(nèi)半徑為20mm、液層厚度為1mm的環(huán)形液池內(nèi)熱毛細(xì)對流為研究對象，實(shí)驗(yàn)測量了兩種硅油（KF-96L-0.65CS和KF-96L-1CS）在外壁加熱和內(nèi)壁加熱兩種情況下產(chǎn)生熱流體波的臨界溫差。陰影法觀察了流動失穩(wěn)后產(chǎn)生的熱流體波的特征。并用紅外線熱成像儀測量了液層表面的溫度波動。分析了內(nèi)外壁間溫差和環(huán)形池轉(zhuǎn)速對熱流體波及表面溫度波動的影響。

2、
　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，0.65cSt的硅油在不同轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生熱流體波的臨界溫差為6K左右；而1cSt的硅油的臨界溫差為11K左右。對于同一種硅油在內(nèi)壁加熱和外壁加熱兩種情況下出現(xiàn)熱流體波的臨界溫差差別很小。
　　0.65cSt硅油外壁加熱時：當(dāng)環(huán)形池轉(zhuǎn)速n?3rpm時，環(huán)形池內(nèi)分布著周向傳播方向相反的兩組熱流體波；當(dāng)3rpm?n?6rpm時，只存在一組順時針（和液池的旋轉(zhuǎn)方向相同）方向傳播的熱流體波；當(dāng)n?7rpm時，靠近內(nèi)環(huán)附近產(chǎn)

3、生另一組沿逆時針方向傳播的熱流體波。1cSt的硅油外壁加熱時：在略低于臨界溫差時靠近外壁附近會產(chǎn)生多圈同心圓結(jié)構(gòu)的靜止波紋；超過臨界溫差后，當(dāng)環(huán)形池靜止時，環(huán)形池內(nèi)分布著周向傳播方向相反的兩組熱流體波；當(dāng)環(huán)形池旋轉(zhuǎn)時，超過臨界溫差較小時熱流體波沿逆時針方向傳播，隨著溫差的增加部分或全部轉(zhuǎn)變?yōu)檠仨槙r針方向傳播的波。液面溫度波動的振幅隨著液池的旋轉(zhuǎn)速度的增大而減小，隨著內(nèi)外壁溫差的增大而增大；而液面點(diǎn)的溫度波動的頻率隨著液池的旋轉(zhuǎn)速度的增大

4、而增大，隨著內(nèi)外溫差的增大而增大。
　　內(nèi)壁加熱時，隨著溫差的增大兩種硅油都會在液池的內(nèi)壁一周形成花瓣?duì)畹牟y，其傳播方向和它外圍熱流體波的傳播方向相同。在靜止液池中有兩組沿不同方向傳播的熱流體波，而在旋轉(zhuǎn)液池中一般只有一組波紋。不同的是，1cSt的硅油內(nèi)壁加熱時，在略低于臨界溫差時會在靠內(nèi)壁附近出現(xiàn)多圈的同心圓的波紋，然后出現(xiàn)熱流靜止體波。而0.65cSt的硅油沒有觀察到這種同心圓靜止波紋。
　　實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，內(nèi)壁加熱時，熱