Il Nuovo Cimento D

, 3:793 | Cite as

Oscillations and chaos on the free surface of a heated fluid

  • F. T. Arecchi
  • S. Ciliberto
  • M. A. Rubio
Article

Summary

We report the observation of oscillatory and chaotic instabilities on a fluid layer with a free surface, heated from below. The system is driven in a bidimensional state by a spatial modulation of the heat flux on the free surface. For increasing temperature gradients the system yields oscillations periodic in time, initially at a frequency of 8 mHz, then with a second frequency lower by a ratio 30 and eventually with an aperiodic behaviour corresponding to the onset of turbulent regime. The oscillatory regions are localized in space.

PACS. 47.25

Turbulent flows, convection and heat transfer 

Riassunto

Si riportano le prove sperimentali di oscillazioni periodiche, e successivamente di aperiodicità (turbolenza) in uno strato di fluido scaldato dal di sotto, e con la superficie libera (effetto Marangoni). Mediante fresatura di canali sulla parte inferiore del coperchio della cella, si forza una modulazione spaziale di flusso termico che vincola i moti a due dimensioni. All'aumentare del gradiente di temperatura, si hanno inizialmente oscillazioni periodiche a 8 mHz, successivamente compare una seconda frequenza, piú bassa di un fattore 30, infine si ha un comportamento aperiodico che segna la nascita del regime turbolento. Le oscillazioni non interessano tutta la superficie del fluido, ma sono localizzate nello spazio.

Резюме

Рассматриваются осцилляторные и хаотические неустойчивости на свободной поверхности слоя жидкости, нагреваемого снизу. Рассматриваемая система находится в двумерном состоянии за счет пространственной модуляции потока тепла на свободную поверхность. При увеличении градиентов температур в системе возникают осцилляции, периодические во времени, первоначально с частотой 8 мГц, а затем со второй частотой, которая меньше первой в 30 раз, и в итоге возникает апериодическое поведение, соответствующее началу турбулентного режима. Области осцилляций локализованы в пространстве.

References

  1. (1).
    Ch. Normand, Y. Pomeau andM. G. Velarde:Rev. Mod. Phys.,49, 581 (1977).MathSciNetCrossRefADSGoogle Scholar
  2. (2).
    D. A. Nield:J. Fluid Mech.,19, 341 (1934).MathSciNetCrossRefADSGoogle Scholar
  3. (3).
    M. G. Velarde andJ. L. Castillo: inConvective Transport and Instability Phenomena, edited byJ. Zierep andH. Oertel jr. (Braun Verlag, Karlsruhe, 1982).Google Scholar
  4. (4).
    J. Pantaloni, B. Bailleux, J. Salan andM. G. Velarde:J. Non-Equilibrium Therm.,4, 201 (1979).CrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    F. H. Busse:J. Fluid Mech.,52, 97 (1972).MATHCrossRefADSGoogle Scholar
  6. (6).
    P. Bergé andM. Dubios:Opt. Commun.,19, 129 (1976);J. P. Gollub andS. V. Benson:Phys. Rev. Lett.,41, 14 (1978);M. Giglio, S. Musazzi andU. Perini:Phys. Rev. Lett.,47, 4 (1981);A. Libchaber, C. Laroche andS. Fauve:J. Phys. Lett.,43, 211 (1982).CrossRefADSGoogle Scholar
  7. (7).
    F. T. Arecchi, R. Meucci, G. Puccioni andJ. Tredicce:Phys. Rev. Lett.,49, 17 (1982).Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1984

Authors and Affiliations

  • F. T. Arecchi
    • 1
  • S. Ciliberto
    • 1
  • M. A. Rubio
    • 1
  1. 1.Istituto Nazionale di OtticaFirenzeItalia

Personalised recommendations