加热圆柱池中蒸发液层的热毛细流动转捩
流体动力学
2020-03-10 v1
摘要
受近期研究加热圆柱池中挥发性液体（FC-72，）界面动力学的地面与微重力实验启发，我们数值研究了此类蒸发液层中的热毛细驱动流动。特别关注当施加热量增加时轴对称流动向完全三维图案的转捩预测。数值模拟依赖于一种改进的单边蒸发模型，通过传热 Biot 数与蒸发 Biot 数纳入气相中的传热与传质。我们给出了轴对称流动特征，展示了转捩点随这些 Biot 数的变化，更重要的是阐明了蒸发潜热在稳定性中的双重作用；蒸发不仅使流动失稳，也使其稳定，取决于蒸发诱导的热梯度发挥作用的位置。我们还表明液层中的浮力具有稳定效应，尽管其影响不显著。在高 Marangoni 数下，数值模拟揭示了较薄蒸发层表面形成的小尺度热图案，与实验观察定性一致。本工作有助于更好地理解相变在蒸发液层热毛细不稳定性中的作用。
引用
@article{arxiv.2002.09365,
title = {Thermocapillary flow transition in an evaporating liquid layer in a heated cylindrical cell},
author = {Wenjun Liu and Paul G. Chen and Jalil Ouazzani and Qiusheng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.09365},
year = {2020}
}
备注
31 pages, 14 figures