《液滴熱毛細遷移的準定態假設適用性與穩定性研究》是依託中國科學院力學研究所，由武作兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：液滴熱毛細遷移的準定態假設適用性與穩定性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：武作兵
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自從在研究小Marangoni(Ma)數氣泡熱毛細遷移時提出準定態假設以來，定態遷移已被廣泛地套用於氣泡、液滴熱毛細遷移的研究中，然而在任意Reynolds(Re)和Ma數下它的適用性卻未被言及，這可能是導致現有的大Ma數下液滴熱毛細遷移的定態理論分析和數值模擬與空間實驗測量結果存在定性差別的根本原因。本項目通過採用理論分析和數值模擬方法研究隨體坐標系下液滴熱毛細遷移微分形式的動量和能量方程及邊界條件隨著Re和Ma的變化是否存在定態解，即定態解能否滿足整體積分形式的動量和能量平衡，闡明準定態假設適用與否的物理機制。對於準定態假設不適用的Re和Ma數範圍，通過改變液滴內或外的力場和溫度場使得定態解滿足整體動量和能量平衡並求出定態解。對於特定的（小和大）Re和Ma數確定定態液滴熱毛細遷移的穩定性，給出穩定性判據，並分析微擾解能否改變整體動量和能量平衡，揭示定態解穩定性與準定態假設適用性的關係。
結題摘要
圍繞著液滴熱毛細遷移的準定態假設的適用性的主題開展了系統研究，研究結果包括發現了液滴熱毛細遷移存在三個不同物理過程的無量綱時間尺度，而以Marangoni(Ma)數為特徵量的熱擴散過程時間尺度確定為判定系統演化達到終態的時間判據；數值確定了中等Ma數下液滴熱毛細遷移的終態表現為定態，而大Ma數下液滴熱毛細遷移的終態仍處於非定常狀態，液滴內部溫度場保持”冷眼”狀態；理論分析了大Ma數下液滴熱毛細遷移的動量方程能夠獲得解析解，而無論假設定態遷移速度與Ma數的關係如何均不能保證其能量方程守恆；理論設計了在外場附加熱輻射下大Ma數下液滴熱毛細遷移可以達到定態遷移，並求解出其理論解，為實現液滴熱毛細遷移的主動控制設計了實驗手段；分析了雙滴熱毛細遷移的物理過程並給出了理論解析解。所設計的液滴主動控制措施為解決實驗和理論數值解的歷史遺留問題提供了新的詮釋途徑。
