Marangoni convection: velocity measurements using PTV method around a single vapor bubble

Mesures de la vitesse autour d’une bulle unique de vapeur par PTV

Institut FEMTO-ST, UMR CNRS 6174, dpt ENERGIE, 2 avenue Jean Moulin, 90000 Belfort Cedex, France

^⋆ Corresponding author: victor.carvalho@femto-st.fr

Received: 17 June 2013
Accepted: 16 March 2014

Abstract

An experimental investigation of the Marangoni convection around a single vapor bubble of FC-72 on a downward-facing heated surface was reported. The boiling cell used for this study was equipped with an optical measurement system which was dedicated to the Particle Tracking Velocimetry (PTV) method. This method allowed us to obtain the velocity fields in the liquid around the vapor bubble. From the velocity fields obtained, we verified the presence of Marangoni convection rolls in the vicinity of the liquid-vapor interface. Lastly, the influence of levels of subcooling on the velocity of convective rolls related to the Marangoni effect was investigated.

Résumé

Ces travaux portent sur la caractérisation hydrodynamique de la convection de Marangoni autour d’une bulle de vapeur unique de FC-72. Une cellule d’ébullition est utilisée pour générer la bulle unique de vapeur dans le liquide sous refroidi. Un système de mesure optique de PTV (Particle Tracking Velocimetry) est monté sur la cellule et permet d’obtenir les champs de vitesse au niveau de l’interface liquide-vapeur. Ainsi l’observation de la convection de Marangoni sous forme de rouleaux a été possible. L’influence du niveau de sous refroidissement du liquide sur la vitesse de ces rouleaux convectifs a été mise en évidence dans cette étude.