Yüzey gerilimli konveksiyon yüzeyden yüzer bölgede oluşan rejim hali ve osilasyonlu durumdaki sıcaklık dağılımı ile ilgili deneysel çalışmalar

Abstract

iiiÖZETBu çalismada, kristal üretiminde kullanilan en önemli konfigürasyonlardan biri olan,yüzen bölge konfigürasyonu kullanilarak akiskan serbest yüzeyinin düz oldugudurumda üstten isitma yapilarak yüksek Prandtl sayisina sahip silikon yagininakiskan kolonundaki yüzey gerilimli konveksiyon (Marangoni konveksiyon) akishareketi arastirilmistir. Çalismamizda yüzey gerilimli konveksiyon akis hareketineakiskanin boyutsal oranlarinin, soguk duvar sicakliklarinin ve ortam sicakliklarininetkileri irdelenmistir.Deneysel çalismalarda, deney akiskani olarak kinematik viskozitesi 5 cSt olansilikon yagi kullanilmistir. Akiskanin serbest yüzeyi düz olacak sekilde çapi 3 mmolan iki bakir çubuk arasina yerlestirilmistir. Degisik sartlarda rejim halikonveksiyon akis hareketinden osilasyonlu konveksiyon akis hareketine geçisindekritik degerler arastirilmistir. Dogal konveksiyon minimize edilerek, akiskanin yüzeygerilimli konveksiyon akis hareketi incelenmistir.Yapilan çalismada, yüzey gerilimli konveksiyon akis hareketinin boyutsal oranlara,soguk duvar sicakliklarina ve farkli ortam sicaklilarina bagli oldugu gösterilmistir.Yüzey gerilimli konveksiyon akis hareketinde akiskanin akis karakteri kritikMarangoni sayisi ile belirlenmistir.Referanslarda verilen makalelerde, akiskan serbest yüzeyinden ortama olan isikaybinin, yüzey gerilimi konveksiyon akis hareketine etkisi ortam sicakliklarinin veosoguk duvar sicakliklarinin 23 C den yüksek oldugu sicaklik degerleri içinarastirmalara rastlanmaktadir. Bu çalismada, yüzey gerilimi konveksiyon akishareketinde akiskan serbest yüzeyinden ortama olan isi kayb inin, 0,5-0,9 boyutsaloranlarinda, 23o C den düsük ortam ve soguk duvar sicakliklarinda irdelenereksonuçlandirildi.ANAHTAR KELIMELER: Yüzey gerilimli konveksiyon, Marangoni konveksiyon,Rejim hali yüzey gerilimli konveksiyon, Osilasyonlu yüzey gerilimli konveksiyon

ivABSTRACTIn this study, thermocapillary flow in liquid bridge of high Prandtl number fluid isinvestigated by using floating- zone configuration when the liquid free surface is flat.The changes on the parameters such as; the aspect ratio of the fluid, the temperatureof the cold wall, various air surrounding temperatures, are investigated as beingapplied different temperature on the liquid coloumn.In the experiment, the silicon oil which has 5cst kinematic viscosity is used as anexperimentel fluid and fluid is placed between two cooper rods having diameter of 3mm so as its free surface to be flat The critical values of the fluid moving fromsteady state thermocapillary flow to oscillatory flow are investigated.Thermocapillary flow of the liquid is investigated by naturel convection isminimised.In the study it is shown that the onset of oscilatory thermocapillary flow on the liquidbridge depends on the cold wall temperature of the fluid, different aspect ratios offluid, and different air surroanding temperature. The flow caracteristic of fluid on thethermocapillary flow is determined with the critical Marangoni number.In the previous investigation effect of heat loss from the free surface of the fluid todo surroanding air to thermocapillary flow was stadied for temparature valuesmedium and cold wall higher than 23o C. The stady has been carried out byinvestigating medium and coll wall temperature than 23o C for the heat loss fluid freesurface to surroanding in thermocapillary flowfor aspect ratio between 0,5-0,9.KEY WORDS: Thermocapillary convection, Marangoni convection, Steady stateconvection, Oscillatory convection.