マランゴニ対流不安定に関する実験的・理論的研究

马兰戈尼对流不稳定性的实验与理论研究

• 批准号: 01550167
• 负责人: 庄司 正弘
• 金额: $ 1.28万
• 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: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550167/
• 关键词: マランゴニ対流; 回転場の自然対流; チョクラルスキ-法

シリコン単結晶の製造法の一つであるチョクラルスキ-法に関連して、回転場におけるマランゴニ対流に見られる流動特性につき実験的に研究した。すなわち、内径190mmの円筒を回転盤の上に置き、その中に入れたシリコンオイル表面の外周部分を加熱する一方、中央部分の直径100mmを一様に冷却し、この温度差によって生ずるマランゴニ対流の流動パタ-ンを観察した。この対流は、厳密には密度差に基づくものも含まれるが、表面のみの加熱と冷却であるため、その影響は相対的には小さなものとなっている。回数数(回転角速度)が小さい場合、流れは軸対称を保つが、回転数がある限界を越えると非軸対称の流れとなる。アルミ粉を用いた流れの可視化によると、星型の流動パタ-ンが観察される。本実験では、こうした流れの特性をつかむため、粘性の異なる3種のシリコンオイルを用い、シリコン表面温度差を0〜60℃に変化、回転角速度を0〜60RPMで変え、また液表面の温度変動を測定した。そして上記流動パタ-ンが非軸対称となる限界の条件を求めた。関連する無次元数はテイラ-数、マランゴニ数、レイリ-数であり、限界曲線は粘度が小さい場合、つまりマランゴニ数が相対的に大きな場合には、マランゴニ数とテイラ-数の間の関係としてよくまとまり、従来得られている二重円筒間の流動の結果と差は見られない。しかし、粘度の大きな、マランゴニ数の小さな場合の結果はそれとはかなり異なったものとなることが判明した。これはシリコン表面冷却部下方の流れが非軸対称流の発生に重要であることを示しており、流動の観察を含め今後の研究課題として残された。

シ リ コ ン 単 crystallization の manufacturing method of a つ の で あ る チ ョ ク ラ ル ス キ - method に masato even し て, back to the planning field に お け る マ ラ ン ゴ ニ flow seaborne に see ら れ る flow characteristics に つ き be 験 に research し た. す な わ ち, diameter 190 mm の has drifted back towards &yen; tube on planning dish の を に buy き, そ の に into the れ た シ リ コ ン オ イ の peripheral part を ル surface heating す る one party, the central part of の を a diameter of 100 mm others に cooling し, こ の temperature difference に よ っ て raw ず る マ ラ ン ゴ ニ stream flow の パ seaborne タ - ン を 観 examine し た. こ の flow は seaborne, 厳 に は density difference に base づ く も の も containing ま れ る が, surface の み の heating と cooling で あ る た め, そ の influence は phase of seaborne に は small さ な も の と な っ て い る. Count back planning angular velocity (back) が small さ い occasions, flow れ は shaft said seaborne を bartender つ が, back to the planning が あ る limit the more を え る と non axis said seaborne の flow れ と な る. Youdaoplaceholder0 を powder を visualizes によると with た flow れ <s:1> and examines される with star-shaped <s:1> flow パタ- が観 が観. This be 験 で は, こ う し た flow れ の features を つ か む た め, viscous の different な る three の シ リ コ ン オ イ ル を い, シ リ コ ン surface temperature difference を 0 ~ 60 ℃ に - back to the planning, angular velocity を 0 ~ 60 RPM で - え, ま た の liquid surface temperature variations determination of dynamic を し た. Youdaoplaceholder0 て て notation the flow パタ- が が non-axial symmetric となる bound <s:1> condition を find めた. Masato even す る no dimensional number は テ イ ラ - number, マ ラ ン ゴ ニ number, レ イ リ - several で あ り, small limit curve は viscosity が さ い occasions, つ ま り マ ラ ン ゴ ニ number が phase of seaborne に big き な occasions に は, マ ラ ン ゴ ニ number と テ イ ラ - between several の の masato is と し て よ く ま と ま り, 従 come ら れ て い る double has drifted back towards &yen; の flow between cylinder の see poor results と は ら れ な Youdaoplaceholder0. し か し, big viscosity の き な, マ ラ ン ゴ ニ several small の さ results の な cases は そ れ と は か な り different な っ た も の と な る こ と が.at し た. こ れ は シ リ コ ン beneath the surface cooling (の flow れ が non axis said flow seaborne の 発 raw に important で あ る こ と を shown し て お り, flow の 観 examine を containing め の research topics in the future と し て residual さ れ た.

项目成果

庄子正弘他2名: "回転場における非軸対称マランゴニ・密度差複合対流の発生限界" 第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 27. (1990)

Masahiro Shoko 等人 2：“旋转场中非轴对称 Marangoni/密度差复合对流的产生极限”第 27 届日本传热研讨会论文集 27。（1990 年）