Yüzen bölge konfigürasyonunda kararlı marangoni konveksiyondan osilasyonlu marangoni konveksiyona geçişi üzerine deneysel bir çalışma

Bu çalışmada, yüzen bölge konfigürasyonunda yukarıdan ısıtılarak yüksek Prandtl sayısına sahip bir akışkan kolonundaki yüzey gerilimli akış deneysel olarak araştırılmıştır. Deney akışkanı iki küçük dairesel bakır çubuk arasına dikey vaziyette asılmış olup, bu bakır çubuklara farklı sıcaklıklar uygulanmıştır. Bu çalışmada 3 mm çapında bakır çubuklar kullanılmıştır. Deney akışkanı olarak kinematik viskozitesi 5 cSt olan silikon yağı kullanılarak belirli şartlar altında akış ve sıcaklık osilasyonları gözlenmiştir. Farklı şartlar için kritik sıcaklık farkı ölçülmüş ve akış şekilleri mikroskop sistemi sayesinde gözlenmiştir. Akışkanın serbest yüzeyinden ortama olan ısı kaybının osilasyonların başlama noktasına olan etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada farklı duvar sıcaklıklarında ve farklı boyutsal oranlardaki kritik sıcaklık farkı değerleri incelenmiştir.

An experimental study of transition from steady to oscillatory marangoni convection in a floating zone configuration

In this study, thermocapillary flow was investigated experimentally in liquid bridges of high Prandtl number fluids in floating-zone configuration by heating from above (opposite direction of thermocapillary and buoyant forces). Test fluid was suspended vertically between two small circular rods which are maintained at different temperatures. We used 3 mm diameter rods in the present experiment. Flow and temperature oscillations were observed under various conditions using 5 cSt silicone oil as the test fluid. The critical temperature differences were measured for various conditions and flow patterns were observed by a microscope system. The effect of heat transfer from the liquid free surface to surrounding air on the onset of the oscillations was investigated. The values of the critical temperature differences measured at various aspect ratios and various cold wall temperatures were investigated in the present experiment.

PDF

___

1.Ostrach, S., "Motion Induced by Capillarity", Physico Checal Hydrodynamics 2 (ed.D. B. Spolding),p.571,1977.
2.Schwabe, D., Scharmann, A., Preisser, F., Oeder, R., "Experiments on surface tension driven flow in floating zone felting", Journal, of Crystal Growth, 43, p. 305-312,1978.
3.Chun, H., Wuest, W., "A Micro gravity simulation of Marangoni convection", Acta Astronautica, 6, p. 681-686,1978.
4.Napalitano, L. G., Monti, R., Russo, G., "Marangoni convection in one and two liquids floating zones", Naturwissenschaften, 73, p. 352-360,1986.
5.Yasuhiro Kamotani, Li Wang, Sayaka Hatta, Ramazan Selver, ShinichiYoda, "Effect of free surface heat transfer on onset of oscillatory thermocapillary flow of high Prandtl number fluid", J. Jpn. Soc. Microgravity Appl. Vol. 18, no. 4, p. 283-288,2001.
6.Y. Kamotani, L. Wang, S. Hatta, R. Selver, P. S. Bhunia, and S. Yoda, "Effect of old wall temperature on onset of oscillatory thermocapillary flow", 39 th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, 8-11 January 2001, Reno, NV.
7.Preisser, D. Schwabe, A. Scharmann, "Steady and oscillatory thermocapillary convection in liquid columns with free cylindrical surface ", J. Fluid Mech., vol. 126, p. 545-567,1983.