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Bingham流体双自由面热毛细液层的稳定性分析
文献摘要：
热毛细对流是流体界面温度分布不均导致的表面张力梯度驱动的流动.它主要存在于空间等微重力环境或小尺度流动等表面张力占主导的情况中.在很多工业领域,如晶体生长、聚合物加工、喷墨打印、微流控,产品质量都与热毛细对流密切相关.空间3D打印是太空制造的重要技术,可以支持空间站的在轨长期有人照料的运行和维护,实现按需制造.本文以聚合物流体的空间3D打印为应用背景,采用线性稳定性理论研究了Bingham流体双自由面热毛细液层的稳定性,得到了在不同Bingham数(B)下的临界Marangoni数(Mac)与Prandtl数(Pr)的函数关系,分析了临界模态的流场和能量机制.研究发现:该流动的临界模态包括流向波和斜波模态,与B,Bi和两界面垂直方向上的温差(Q)相关.B和Bi的增加会增强热毛细对流的稳定性.当Q=0时,扰动温度分布分成对称和反对称两种情况.当Q>0时,Pr的增加会减弱流动稳定性.在小Pr情况下,扰动温度分布在整个流场,在大Pr情况下,扰动温度在栓塞区为零.能量分析表明:扰动动能的主要能量来源是表面张力做功,但小Pr数下基本流也有一定贡献.
文献关键词：
热毛细对流;Bingham;流体;稳定性;Marangoni;数
中图分类号：
作者姓名：
王胜;胡开鑫
作者机构：
宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211
文献出处：
引用格式：
[1]王胜;胡开鑫-.Bingham流体双自由面热毛细液层的稳定性分析)[J].力学学报,2022(12):3398-3407
A类：
太空制造
B类：
Bingham,双自由面,液层,稳定性分析,热毛细对流,界面温度,温度分布,表面张力,微重力环境,小尺度,工业领域,如晶,晶体生长,聚合物加工,喷墨打印,微流控,空间站,在轨,照料,运行和维护,应用背景,线性稳定性理论,Marangoni,Mac,Prandtl,函数关系,能量机制,波模,垂直方向,流动稳定性,栓塞,能量分析,扰动动能,要能,能量来源,做功
AB值：
0.363322
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