环形双层液体内热对流过程的稳定性及耗散结构研究

本项目将以晶体材料液封Czochralski生长过程中的热物理问题为研究背景，采取理论分析、数值模拟与实验观测相结合的方法研究环形双层液体内存在水平温度梯度时热对流过程的稳定性及耗散结构。首先，采用线性稳定性理论研究双层液体内热对流过程的稳定性，确定失稳的临界条件，分析两液层间的热耦合和力耦合对稳定性的影响；然后，采用数值模拟获取流动失稳后各种可能的耗散结构，认知双层流体系统内热对流失稳时的分叉现象，揭示双层液体内流动失稳的物理本质；最后，借助于实验研究，观测流动失稳后各种流型的演变过程，获取各种条件下振荡流动的振幅和频率等的变化规律。本研究对于丰富和发展双层流体内的热对流及其稳定性理论、改进晶体材料制备的液封Czochralski生长技术具有重要理论意义和实用价值，并可望在界面张力梯度驱动的非平衡动力学体系内耗散结构的形成机制方面获得创新性的理论成果。