激光光热效应对双层流体热毛细对流主动调控机理研究

Abstract

热毛细对流不稳定性的主动调控是微重力流体力学和传热传质学领域的前沿问题, 为了实现双层流体热毛细对流不稳定性的有效控制, 提出利用激光光热效应对其不稳定性进行主动调控, 并模型化研究了激光光热效应参数(激光束位置、激光功率和光斑尺寸)对双层热毛细对流不稳定性的调控作用机理. 计算结果显示, 激光功率和光斑尺寸的调整能够显著改变双层流体热毛细对流的对流涡结构, 并减小温度波的振动幅度. 在一定工况下, 热源附近温度波动范围由0.7 K变为0.1 K, 变化显著; 随光斑尺寸增大, 温度振荡幅度先减小后增大. 激光位置的调整能够影响液层局部对流涡的位置, 进而改变激光位置两侧对流强度, 实现局部区域的振荡不稳定流动的控制, 通过光热效应参数的合理选择, 可以实现对双层流体热毛细对流的有效控制.

Keywords

• 双层流体
• 热毛细对流
• 光热效应
• 主动调控