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回転場におけるマランゴニ対流に関する研究

旋转场中马兰戈尼对流的研究

基本信息

批准号：
61550148
负责人：
横谷定雄
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1986
资助国家：
日本
起止时间：
1986 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

地球物理の分野で従来から行なわれてきた地球大気模擬実験と同様に回転場において二重円筒液槽を用い、内外円筒壁の液面近傍のみを加熱・冷却して自由表面に温度勾配を与え、マランゴニ対流が卓越した流れを発生させる実験を行なった。また、この現象に関与する物理量の次元解析および支配方程式から導出されたロスビー数に関するオーダーの検討も合せて行ない、次の結果を得た。なお実験では試験液に動粘度1または10センチストークスのシリコンオイルと純水を用い、流れをアルミ粉で可視化し、実験装置と共に回転する糸から写真撮影することによって流れの様子を観察した。試験液と加熱・冷却部の接触高さを小さくして密度差対流を非常に抑制した場合でも、密度差対流を扱った地球大気模擬実験で観察されている幾何学的な多角形型の流れが観察され、したがってマランゴニ対流が卓越した流れにおいても多角形型の流れが実現されうることを確認した。他の実験条件の場合も含め本実験で観察された流れは、地球大気模擬実験の場合と同様に次の3種類に分類されることがわかった。すなわち、(1)多角形型の定常波動流(2)うずまき状の定常軸対称流(3)乱れたような不規則波動流である。そして定常波動流において生ずる波数まで考えると、シリコンオイルの場合の結果はマランゴニ数を用いてよく整理され、マランゴニ対流が流動様式に対し、強い影響を与えていることがわかった。これに対し純水の場合の結果はレーリー数を用いるとよく整理された。なお純水にはある種の特殊性があると過去に報告されており、本実験でも回転させない場合の観察から、純水ではマランゴニ対流が顕著に発生しているとは思えず、少なくとも本実験条件内では密度差対流が流動様式に強い影響を与えていると考えられる。今後、各流動様式の発生限界および定常波動流の発生のメカニズムを探る必要があると思われる。

Geophysical simulation of the earth's atmosphere and the same return field heating and cooling near the liquid surface of the inner and outer cylinder walls and the free surface temperature matching The dimensional analysis and governing equations of physical quantities related to the phenomenon are derived from the results of the discussion. The test fluid dynamic viscosity is 1:10 The contact height of the heating and cooling part is small, and the density difference is very important for the suppression of the flow. The density difference is very important for the simulation of the earth. The geometric polygonal flow is observed and confirmed. The conditions of the system include the following three categories: (1) Steady-state ratio flow of polygonal type (2) Steady-state axial-pair flow of irregular type (3) The results of the steady state fluctuation flow pattern generation wave number test are as follows: The result of this treatment is that the amount of purified water is reduced. Purified water has special characteristics such as water density difference, water flow, water flow, etc. In the future, it is necessary to explore the development limits of various flow patterns and the development limits of steady fluctuation flows.