Sobre la inestabilidad de ruptura en convección inducida por tensión superficial

Abstract

The systematic study of the convection in layers of fluids that are heated from the base of the container and cooled in its upper part. (0.07 to 0.27 mm) a rupture instability appears in the place of the well-known exemption of the information studied by Bérnard. The first experimental study on rupture instability performed by S. Van Hook et al. [18] and [19]. Figure 1 shows a diagram of the system studied experimentally by Van Hook. It has a layer of fluid in a container, it is heated from the base. Above the fluid is a layer of gas (usually air) that cools. One of the most important properties of the liquid-gas interface S is the surface tension, which depends on fields such as temperature, electric fields, concentrations of some fluid substance, etc. Present the temperature field and ? = ? (T), explicitly, assume d? / dT = -?T where ?T is a positive constant. So the surface tension is linearly temperature dependent and grows when the temperature decreases. As a result of the temperature variations, on the following surface tension gradients are generated and the liquid that is in the hot regions would be drawn into cold regions

El estudio sistemático de la convección en capas de fluidos que se calientan desde la base del contenedor y se enfrían en su parte superior se inició con los trabajos del físico francés Bénard en 1900 [2]. En condiciones de microgravedad o para capas muy delgadas (0.07 a 0.27 mm) aparece una inestabilidad de ruptura en lugar de la bien conocida inestabilidad hexagonal que estudió Bérnard. El primer estudio experimental sobre inestabilidad de ruptura lo realizo S. Van Hook et al [18] Y [19]. En la figura 1 se muestra un diagrama del sistema estudiado experimentalmente por Van Hook. Se tiene una capa de fluido en un recipiente, este se calienta desde su base. Por arriba del fluido hay una capa de gas (generalmente aire) que se enfría. Una de las propiedades más importantes de la interfase liquido-gas S, es la tensión superficial ?, que depende de los campos presentes como son la temperatura, campos eléctricos, concentraciones de alguna sustancia de fluidos, etc. En el sistema que trabajaremos sólo está presente el campo de temperaturas y ?=? (T), explícitamente, se asume d?/dT = -?T donde ?T es una constante positiva. De modo que la tensión superficial es linealmente dependiente de la temperatura y crece cuando la temperatura decrece. Como resultado de las variaciones de temperatura, sobre S se generarán gradientes de tensión superficial y el líquido que este en regiones calientes será arrastrado hacia regiones frías.