双液滴热毛细迁移的实验研究,.pdfVIP

维普资讯 第 37卷 第 2 期 力 学 学 报 Vo1．37，No．2 2005年 3 月 ACTA MECHANICA SINICA Mar．，2005 双液滴热毛细迁移的实验研究 ， 黄 聪 胡 良 康 琦 。’ (中国科学院力学研究所国家微重力实验室，北京 100080) 摘要 在地面实验中，研究在竖直向上温度梯度流场中，双液滴的热毛细迁移运动和它们间的相互作用．豆油 和硅油分别作为实验系统的母液和液滴．液滴迁移轨迹被记录和分析．实验结果表明，大小液滴的实验迁移速 度均小于理论迁移速度；两个液滴之间的相互作用对小液滴的影响更为明显，使之出现倾斜 “8”字的迁移轨 迹；两个液滴的运动速度都出现了振荡现象，小液滴可能出现短时反向迁移．实验结果与数值模拟结果较为相 似，但尚有差异，需要进一步进行研究． 关键词 热毛细迁移，液滴，相互作用，振荡 中图分类号： 0363．2 文献标识码：A 文章编号： 0459-1879(2005)02-0232-06 引 言 度小于理论值；随着Re，Ma的增大，两者之间的偏 差增大． Xie等 。【，j也对单液滴迁移问题进行了多 液滴或气泡的热毛细迁移，即由于外场温度梯 次实验研究． 度的存在，使液滴或气泡表面温度不均匀，从而形 在实际问题中，往往遇到较多的是多气泡或液 成的液滴或气泡的表面张力梯度驱动液滴或气泡向 滴的情形．因此，对多气泡或液滴的相互作用的研 高温端迁移． 究就显得很重要．目前对这一问题的理论研究还限 液滴或气泡的热毛细迁移问题首先由 Young 于一些简单的模型，即所有非线性效应都忽略不计 等 【】于 1959年进行研究，并提出了 YGB线性 的情形，并对液滴或气泡的几何位置作一些近似假 理论模型．他们得出了一个在小Reynold数Re，小 设．Meyyappan[5J通过数值模拟研究了轴对称准静 Mraangoni数 Ma的情况下，单液滴或气泡的迁移 态的双气泡的热毛细迁移的情形．他的计算结果表 速度关系式 明当不考虑热传导和气泡间的相互作用时，两个相 VyGB一 + 同大小的气泡将以相同的速度运动，这一速度与单 个气泡的YGB理论速度一致．之后，FeuiUebois6【J = ， 为Meyyappan的数值模拟提供了理论解释．虽然双 球坐标系的运用使轴对称问题的研究取得了合理的 = 结果，但对于气泡或液滴向任意方向运动的问题研 式中液滴或气泡的Marangoni迁移速度包括两个部 究却没有显著的进展．在随后的工作中，Meyyappan