自由表面に対し傾斜温度勾配を付加した薄液膜内温度差マランゴニ対流

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750147
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 上野 一郎 東京理科大学, 理工学部, 助手 (40318209)
• Keywords: マランゴニ対流 / 薄液膜 / 傾斜温度勾配 / 対流パターン / 結晶成長

Research Abstract

本年度は,(1)薄液膜の自由表面に対して傾斜した温度勾配を付加した際に生起する温度差マランゴニ対流場に関し,2つ基本対流場,すなわちリターン流れおよびリニア流れに対する線形安定性解析を行い,それぞれにおける対流パターンの発生条件を求めた.また,(2)デンドライト形成実験に関し,強制対流を付加しうる実験装置を構築し,デンドライト成長に対する対流場の影響に関して実験を行った.
項目(1)では,各基本対流場に対し,特にlongitudinal roll対流場に関する線形安定性解析を行った.各対流場の基本速度場および温度場を導出し,その上で当該対流パターン発生条件および臨界波数を導出し,昨年度から行ってきた実験結果と併せて解析を行い,特に垂直方向の温度勾配が現象に与える影響が大きいことを明らかにした.
また,実験(2)では,付加する温度勾配を容易に変化しうる実験系を構築し,強制対流場が存在しない場合とする場合において,その凝固過程の差違を解析した.特に強制対流を与える場合にはその温度場の制御が非常に重要となる.本年度は凝固点近傍の温度を有する強制対流場を付加する系を構築した.これにより,対流場が1次枝および2次枝の成長に与える影響を解析した.すなわち,付加した対流の上流側において2次枝の成長が顕著化すること,その際に1次枝に対する結晶成長の方向が1次枝を軸として回転すること,さらに1次枝の成長方向も若干ではあるが上流側に傾斜することなどを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 上野ら: "Thermocapillary convection in thin liquid layer with temperature gradient inclined to free surface"日本流体力学会年会2003(東京,7/28-/30)講演論文集. 242-243 (2003)
• [Publications] Tagaya, E. et al.: "A consideration on relation between oscillatory Marangoni flow in a liquid bridge and the Hydrothermal wave in a thin liquid bridge"Thermal Science & Engineering. 11/5. 45-46 (2003)