有限样本尺寸对糊状层对流的影响
流体动力学
2015-06-03 v1
摘要
我们报告了关于导致糊状层对流模式及烟囱（在稳态凝固过程中形成的无固体排水通道）形成的流动不稳定性的理论和实验研究，研究对象为氯化铵水溶液。在某些生长条件下，无流动的稳态糊状层生长状态对于对流的 onset 是不稳定的，从而导致烟囱的形成。我们提出了相图，以量化流动状态随初始液体浓度、多孔介质瑞利数和样本宽度的变化关系。对于给定的液体浓度，同时增加多孔介质瑞利数和样本宽度会导致系统从无流动的稳定状态转变为形成烟囱的不同状态。降低浓度比会使系统失稳并促进烟囱的形成。随着初始液体浓度的增加，对流 onset 和烟囱形成发生在更大的多孔介质瑞利数值处，但烟囱形成的临界胞元宽度对液体浓度的敏感度要低得多。在最高液体浓度下，实验中未观察到糊状层对流模式。我们讨论了多个烟囱的形成及其之间的形态转变。实验结果是根据先前关于具有烟囱的有限振幅对流的理论分析进行解释的，其中使用的单一糊状层渗透率值与本研究中考虑的液体浓度一致。
引用
@article{arxiv.1201.2070,
title = {Finite-sample-size effects on convection in mushy layers},
author = {Jin-Qiang Zhong and Anthony T. Fragoso and Andrew J. Wells and John S. Wettlaufer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.2070},
year = {2015}
}