Temperature oscillations of hydrothermal waves in thermocapillary-buoyancy convection

We report an experimental study of a fluid layer of Prandtl number Pr510.3 subject to a horizontal temperature gradient with the surface open to the air. For certain values of the control parameters ~fluid depth and temperature difference! the basic flow is destabilized and a pair of so-called oblique hydrothermal waves is observed. It is found that some main physical features are in agreement with those analyzed by Smith and Davis @J. Fluid Mech. 132, 119 ~1983!#. Vertical and horizontal temperature profiles were measured, showing bulk temperature oscillations that propagate in the direction of the temperature gradient. This behavior is similar to the instability mechanism explained by Smith and Davis for intermediate Pr

Local Marangoni number at the onset of hydrothermal waves

We report the results of an experiment in which a layer of fluid, placed in a container open to the air, is subjected to a horizontal temperature difference DT. The fluid height h is kept constant and both the horizontal temperature difference and the horizontal dimensions of the fluid layer are changed. In this configuration, when DT goes beyond a certain threshold, waves propagating from the cold to the hot side appear ~hydrothermal waves! with a determined group velocity. We study the influence of the container geometry on these waves. Close to the threshold, they are spatially localized near the hot side and a local Marangoni number is defined to describe this behavior. If DT is further increased, the waves fill the whole fluid layer. We also find an agreement between our experimental results and theoretical works and simulations

Ondas hidrotermales en sistemas confinados

En nuestro trabajo vamos a estudiar las estructuras que se forman en un sistema convectivo en el que una capa de fluido, cuya superficie está en contacto con el aire, es sometida a un gradiente horizontal de temperatura. Varios motivos han impulsado la investigación de un sistema de este tipo. Por un lado, la mejora de la técnica de crecimiento de cristales de semiconductores, llamada de zona flotante, ha llevado a estudiar los efectos que tienen las oscilaciones de temperatura sobre la formación del cristal que surge en el proceso de solidificación del material. En la medida en que sea posible el control de estas oscilaciones se puede conseguir una mejora cualitativa del cristal [11, 12]. Entre los primeros trabajos encaminados a este objetivo se encuentran, por ejemplo, los de Schwabe et al. [13, 14]. Sin embargo, más allá de las implicaciones de tipo técnico el sistema tiene un interés intrínseco en el estudio de formación de patrones en sistemas disipativos fuera del equilibrio. Mientras que el sistema Bénard-Marangoni clásico - con gradiente vertical de temperatura - ha sido ampliamente estudiado desde hace un siglo, solamente en años recientes se ha emprendido el estudio, tanto teórico como experimental, de este tipo de sistemas. El conocimiento creciente sobre teoría de bifurcaciones y la incomprensión de las causas que originan las transiciones han ocasionado durante estos años un incremento de las investigaciones experimentales y teóricas

Tranvel Instabilities in Lateral Heating

We study the convective motion forced by lateral heating on a liquid layer. The movement is caused by two forces: buoyancy and thermocapillarity on the free surface, which is open to the air. As soon as a temperature gradient is imposed along the liquid layer, the fluid begins to move. When a certain threshold of the temperature di erence is attained, this flow destabilizes and oscillations appear. We have performed an experiment to characterize the thermocapillary waves in a rectangular container whose dimensions can be continuously changed. This way, we are able to investigate how boundaries a ect the threshold for the instability, as well as their consequences on other features of the waves

Ondas hidrotermales en sistemas confinados

En nuestro trabajo vamos a estudiar las estructuras que se forman en un sistema convectivo en el que una capa de fluido, cuya superficie está en contacto con el aire, es sometida a un gradiente horizontal de temperatura. Varios motivos han impulsado la investigación de un sistema de este tipo. Por un lado, la mejora de la técnica de crecimiento de cristales de semiconductores, llamada de zona flotante, ha llevado a estudiar los efectos que tienen las oscilaciones de temperatura sobre la formación del cristal que surge en el proceso de solidificación del material. En la medida en que sea posible el control de estas oscilaciones se puede conseguir una mejora cualitativa del cristal [11, 12]. Entre los primeros trabajos encaminados a este objetivo se encuentran, por ejemplo, los de Schwabe et al. [13, 14]. Sin embargo, más allá de las implicaciones de tipo técnico el sistema tiene un interés intrínseco en el estudio de formación de patrones en sistemas disipativos fuera del equilibrio. Mientras que el sistema Bénard-Marangoni clásico - con gradiente vertical de temperatura - ha sido ampliamente estudiado desde hace un siglo, solamente en años recientes se ha emprendido el estudio, tanto teórico como experimental, de este tipo de sistemas. El conocimiento creciente sobre teoría de bifurcaciones y la incomprensión de las causas que originan las transiciones han ocasionado durante estos años un incremento de las investigaciones experimentales y teóricas