Влияние малых примесей на формирование структур при конвекции Рэлея-Бенара-Марангони в плоском слое жидкости

Показано, что конвективные структуры, образующиеся при нагреве снизу плоского слоя жидкости, определяются не только стандартными параметрами подобия (числами Прандтля, Рэлея и Марангони), но и наличием или отсутствием эластичной пленки на поверхности жидкости, которая возникает за счет примесей и стабилизирует поверхность. Для блокировки конвекции Марангони оказывается достаточным того количества примесей, которое содержится в дистиллированной воде и только дополнительная очистка воды (деионизация) позволяет получить термокапиллярный эффект. С помощью инфракрасной термографии поверхности определен средний размер тепловых структур, возникающих на поверхности в разных жидкостях при различных толщинах слоя и температурах дна. Рассматривается теория конвекции с учетом примесей в линейном и нелинейном приближениях и демонстрируется хорошее соответствие теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными в данной работе.