非平整加热斜面上液膜流动稳定性研究.pdf

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1、第4O卷第5期华北电力大学学报Vo1．40，No．52013年9月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversitySep．，2013doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2013．05．19非平整加热斜面上液膜流动稳定性研究刘梅，刘玉梅，王松岭(华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003)摘要：针对非平整不均匀加热基底上的二维粘性流体薄膜流，研究了其非线性表面波的演化过程及流动稳定性。利用长波摄动法推导to．非平整基底上非线性表面波的零阶和一阶演化方程。基于得到的演化方程。研究了

2、平基底上以及正弦波纹基底波峰和波谷处各参数对液膜稳定性的影响，结果表明：Mn数为稳定影响因素，随Mn数的增大，液膜稳定区域增大；倾角0为不稳定影响因素，随0的增大，液膜稳定区域减小；相同条件下，正弦波纹基底波峰处液膜流动稳定区域最大，平基底其次，波谷处稳定区域最小，液膜在基底波谷处最易失稳。关键词：加热液膜；非平整基底；长波摄动；正弦波纹基底；线性稳定性中图分类号：0352文献标识码：A文章编号：1007—2691(2013)05—0108—05StabilityofliquidfilmflowalongtheunevenheatedslopeLI

3、UMei，LIUYu-mei，WANGSong-ling(SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Thispapermainlystudiestheevolutionandstabilityofthenonlinearsurfacewaveofatwodimensionalvis．COUSliquidfilmalonganuneveninclinednon—uniformlyh

4、eatedwal1．AlongwaveperturbationmethodisusedtoderiveZero—andFirst-orderevolutionequationofthenonlinearsurfacewaveflowonunevensubstrate．Basedontheevolutionequation，theparameterseffectonthestabilityofliquidfilmatflatsuhstrateandtroughandcrestofsinusoidalcorruga·tedsubstrateisanal

5、yzed．ThetheoreticalresultsshowthatMarangoninumbergivesastabilizingeffect，andthestablezoneincreaseswithanincreaseofMarangoninumber，whiletheanglethetaisunstablefactorsthestableregionde·，creaseswithincreaseofangletheta．Thestableregionofliquidfilmislargestatcrestofsinusoidatcorrug

6、atedsub．strate，flatbasesecondly，andtroughofsinusoidalcorrugatedsubstratehastheminimumstableregionthatliquidfilmismostvulnerabletoinstabilityatthislocation．Keywords：unevensubstrate；heatedliquidfilm；longwaveperturbation；sinusoidalcorrugatedsubstrate；linearsta．bility时，则可能造成液膜的破裂，

7、降低工作效率，甚至0引言将设备烧毁。师晋生¨采用摄动法研究了波纹壁面降液膜的流动特性与壁面结构、液膜物性之基底结构对液膜表面波的流动特性有重要影间的关系；Kalliadasis等人采用润滑近似理论响，当流体在非平整基底上流动时，受壁面条件影研究了薄液膜通过具有沟槽形状壁面的流动及其响，导致表面出现波动，若波动不致破坏液膜流动稳定性。文献[5]基于边界层理论，采用积分法分的连续性，则对传热传质有强化作用；当波动过大析了界面剪切力对水动力稳定性的影响。液膜底部被加热时所导致的Marangoni效应会影响热质收稿日期：2013—05—28．传递，可能引起

8、界面不稳定。。。文献[7，8]利用长基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(201100361．波摄动法分别得到竖直和倾