Труды 4-й РНКТ (2006). Том 3. Свободная конвекция. Тепломассообмен при химических превращениях

Бердников В.С., Винокуров В.А., Винокуров В.В., Гапонов В.А.
Смешанная конвекция в методе Чохральского с неподвижным тиглем

Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск, Россия

Аннотация

Исследованы режимы смешанной конвекции расплавов с числами Прандтля 0.05, 16, 45.6 в методе Чохральского. Численные исследования проведены методами конечных и компактных разностей. Исследованы гидродинамика и теплообмен при наложении вынужденной конвекции, возбуждаемой вращающимся кристаллом на заданный режим тепловой гравитационно-капиллярной или термогравитационной конвекции.

Заключение

Проведены исследования эволюции пространственной формы течения с ростом чисел Re при заданных Pr, Gr и Ma. При смешанной конвекции можно выделить следующие характерные стадии развития течения: 1) практически чисто тепловая гравитационно-капиллярная конвекция с подкрученной опускной струей холодной жидкости, но структура и направление глобальной циркуляции жидкости в тигле не меняется; 2) режим с характерным именно для данной задачи разделением областей превалирующего влияния сил плавучести и термокапиллярного эффекта и центробежных сил, т.е. с четко выделенной границей раздела областей вынужденного и свободноконвективного течений в некотором диапазоне чисел Re, зависящем от Gr, Ma и Pr; 3) режим полного подавления свободной конвекции вынужденной. Эксперименты на модельной жидкости с реальной кристаллизацией показали, что выводы о возможных формах фронта кристаллизации, сделанные по результатам исследований однофазной конвекции в различных режимах конвекции, подтверждаются.

Работа была поддержана РФФИ (гранты № 02-01-00808а и № 05-01-00813а) и СО РАН (интеграционные проекты № 155 — 2003 и № 84 — 2006).

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Богданова М.В., Миловская Л.С., Трошин А.Ю. Исследование теплофизических процессов в замкнутых сосудах различной геометрической формы