Inestabilidades termocapilares en una capa de fluido

Resumen

En la presente tesis se han estudiado teóricamente las posibles inestabilidades de una capa de fluido sujeta a variaciones de la tensión superficial con la temperatura. La tesis se ha dividido en varias partes, que corresponden a distintas situaciones experimentales. Empieza con un capítulo introductorio en el que se repasan los diferentes mecanismos responsables de la convección de Bénard-Marangoni. También se incluye una discusión detallada y original sobre las condiciones de contorno térmicas en la interfaz, necesaria para tener en cuenta la influencia del aire en el umbral convectivo. En la segunda parte se estudia un sistema con gran razón de tamaños, derivando unas ecuaciones de amplitud generalizadas, en las cuales se incluyen términos espaciales no lineales. Hemos calculado los valores de los coeficientes de estas ecuaciones y sus posibles inestabilidades. Posteriormente analizamos la estabilidad de estas soluciones frente a perturbaciones de gran longitud de onda, cuya dinámica viene regida por una ecuación de fase. Finalmente, concluimos esta parte con un análisis de la influencia de la rotación en los diagramas de bifurcaciones precedentes. La siguiente parte se dedica al estudio de un sistema de pequeña relación de aspecto, específicamente, un recipiente circular. En este caso la forma de los modos viene dada por las condiciones de contorno y se ha analizado la competición de dos modos cuyos números de onda presentan una razón de 2:1. Finalmente, en la última parte analizamos una situación experimental diferente, un sistema con calentamiento lateral. En este caso la inestabilidad primaria es oscilatoria, y se ha puesto especial atención al estudio de la ondas hidrotermales correspondientes.