Marangoni and buoyant convection in a cylindrical cell under normal gravity

Authors

  • J. A. Szymczyk

    1. Chair of Mechanics, University-GH-Essen, D-4300 Essen 1, Federal Republic of Germany Dedicated to Professor Dr.-Ing. J. Siekmann on the occasion of his 65th anniversary
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Abstract

The present paper deals with the investigation of thermocapillary and natural convection by applying a white light-sheet technique for the simultaneous determination of the velocity and the temperature field. The oscillatory Marangoni convection has been visualized with differential interferometry. Streamlines, velocity profiles and isotherms are presented and discussed. A complete separation of a surface tension driven convection roll of hot fluid in the boundary layer and a buoyancy driven convection roll of colder fluid in the liquid volume was discovered. For large driving forces (large Marangoni number) inertia becomes effective and the interface becomes the source of localized eruptions.

Abstract

On étudie dans cet article la convection naturelle thermocapillaire en appliquant une technique de couches blanches pour la détermination simultaqnée du champ de vitesse et de température. La convection de Marangoni oscillatoire a été visualisée en interférométrie différentielle. Les écoulements laminaires, les profils de vitesse et les isothermes sont présentés et analysés. On a découvert une séparation complète du cylindre de convection entraǐné par la tension de surface du fluide chaud dans la couche limite et du cylindre de convection entraǐné par le flottabilité du fluide froid dans le volume liquide. Pour les grandes forces motrices (grand nombre de Marangoni), l'inertie devient réelle et l'interface devient une source d'éruptions localisées.

Ancillary