Method Article

مغناطيسيا المستحثة الدوارة رايلي تايلور عدم الاستقرار

DOI:

10.3791/55088

⸱

March 3rd, 2017

 ,  , 
1School of Mathematical Sciences, University of Nottingham, 2Faculty of Engineering, University of Nottingham, 3School of Physics and Astronomy, University of Nottingham

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم بروتوكولا لإعداد سائل طبقي من طبقتين يمكن نسجه إلى دوران جسم صلب ثم إحداثه لاحقا في عدم استقرار رايلي تايلور عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي متدرج.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتشمل التقنيات الكلاسيكية للتحقيق في عدم الاستقرار رايلي تايلور باستخدام الغازات المضغوطة 1، 2 الصواريخ أو المحركات الكهربائية الخطية 3 لعكس الاتجاه الفعلي للخطورة، وتسريع السائل أخف نحو السائل أكثر كثافة. مؤلفين آخرين مثل 4، 5، وفصل 6 من الطبقات غير مستقر الجاذبية بحاجز أن تتم إزالة لبدء التدفق. ومع ذلك، فإن واجهة الأولية مكافئ في حالة وجود الطبقات الدورية تفرض صعوبات فنية كبيرة تجريبيا. ونود أن تكون قادرة على زيادة ونقصان، حتى الطبقية في دوران جسم صلب، وعندها فقط بدء تدفق من أجل تحقيق آثار تناوب على عدم الاستقرار رايلي تايلور. النهج الذي اعتمدناه هنا هو استخدام الحقل المغناطيسي للالمغناطيس فائق التوصيل للتلاعب وزن فعال من السائلين لبدء التدفق. نخلق مستقرة الجاذبية الطبقات اثنين من طبقة باستخدام تقنيات تعويم القياسية. الطبقة العليا هي أقل كثافة من طبقة أقل وبالتالي فإن النظام هو رايلي تايلور مستقرة. ثم يتم نسج متابعة هذه الطبقات حتى كل من طبقات هي في دوران جسم صلب ولوحظ واجهة مكافئ. هذه التجارب استخدام السوائل مع القابلية المغناطيسية منخفضة، و| χ | ~ 10 -6 - 10 -5، مقارنة السوائل الممغنطة. تأثير مهيمن من المجال المغناطيسي ينطبق هيئة لقوة كل طبقة تغيير وزن فعال. الطبقة العليا هي ضعيفة ممغطس في حين أن الطبقة السفلى هي diamagnetic ضعيف. عند تطبيق مجال مغناطيسي، وصدت الطبقة السفلى من المغناطيس بينما ينجذب الطبقة العليا نحو المغناطيس. ويتحقق الاستقرار رايلي تايلور مع تطبيق مجال مغناطيسي التدرج عالية. لاحظنا كذلك أن المؤتمر الوطني العراقيreasing اللزوجة الديناميكية من السائل في كل طبقة، ويزيد من طول نطاق عدم الاستقرار.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وهناك نظام السوائل كثافة طبقية تتكون من طبقتين يمكن ترتيبها في حقل الجاذبية في إما ثابتة أو تكوين غير مستقر. إذا كانت طبقة كثيفة ثقيلة ترتكز على أقل كثافة، طبقة خفيفة ثم نظام مستقر: الاضطرابات إلى واجهة مستقرة، استعادة عن طريق الجاذبية، ويمكن دعم موجات على الواجهة. إذا كانت طبقة ثقيلة يعلو طبقة خفيفة ثم نظام غير مستقر والاضطرابات لتنمو واجهة. عدم الاستقرار هذا السائل الأساسي هو عدم الاستقرار رايلي تايلور 7 و 8. بالضبط نفس عدم الاستقرار يمكن ملاحظتها في أنظمة غير الدورية التي المتسارع نحو طبقة أثقل. ونظرا لطبيعة الأساسية من عدم الاستقرار لوحظ في عدد كبير جدا من الت....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: يتم عرض الجهاز التجريبي تخطيطي في الشكل. 2. الجزء الرئيسي من الجهاز يتكون من منصة دوارة (300 ملم × 300 ملم) التي شنت على اسطوانة نحاسية (55 مم) أن ينزل تحت وزنه في حقل مغناطيسي قوي من المغناطيس فائق التوصيل (1.8 T) مع غرفة درجة الحرارة تتحمل العمودي. ويتكون النظام الأساسي للتدوير عن طريق محرك خارج المحور الذي يحول الانزلاق واضعة مع فتحة ثقب المفتاح. ويرد اسطوانة نحاسية لحملة رمح على شكل مفتاح التي تدور في وقت واحد، وينزل مرة واحدة تتم إزالة عقد دبوس.

1. إعداد المعدات غير القياسية

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Results

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    تين. 4 يظهر تطور عدم الاستقرار رايلي تايلور في مجال التفاعل بين السوائل اثنين، لمدة أربعة مختلفة معدلات الدوران: Ω = 1.89 راد ق -1 (الصف العلوي)، Ω = 3.32 راد ق -1، Ω = 4.68 راد ق - 1، وΩ = 8.74 راد ق -1 (الصف السفلي). يظهر واجهة متطورة في وقت من ر = 0 ق (العمود الأيسر) مع زيادات من 0.5 الصورة إلى t = 3.0 ثانية (العمود الأيسر). وبالتالي يمثل العمود الأيمن 0.90، 1.59، 2.23، 4.17 و.......

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Discussion

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    هناك نوعان من الخطوات الحاسمة في البروتوكول. الأول هو 2.1.6.4. إذا طرحت طبقة خفيفة على طبقة كثيفة بشكل سريع جدا ثم يمزج لا رجعة فيه من طبقتين السوائل غير قابلة للامتزاج يحدث. ومن الضروري أن هذا هو تجنب وأن يتم التوصل إلى (<2 مم) واجهة حادة بين طبقتين. الخطوة الثانية الحاسمة هي 3.1.5. إذا تم الإفراج عن التجربة نحو المغناطيس دون أن في دوران جسم صلب أو بدون جهاز التقاط التصور والصورة المتابعة نسج كامل في موقف وعلى أهبة الاستعداد ثم كرر الإجراء (2.1.6).

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Disclosures

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

    Acknowledgements

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    RJAH تعترف بالدعم المقدم من زمالة EPSRC EP / I004599/1 ، تعترف MMS بالتمويل من EPSRC بموجب المنحة رقم EP / K5035-4X / 1.

    ....

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Materials

    List of materials used in this article
    NameCompanyCatalog NumberComments
    صبغة تتبع المياه الزرقاءCole-Parmer00295-18
    صبغة تتبع المياه الحمراءCole-Parmer00295-16
    كلوريدالصوديوم >99٪ نقاء
    كلوريد المنغنيز رباعي الهيدراتانظر MSDS
    ملح الصوديوم الفلورسين  
    المغناطيسالمبردة المحدودة لندن

    References

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
    1. Lewis, D. J. The instability of liquid surfaces when accelerated in a direction perpendicular to their planes. II. Proc. Roy. Soc., A. 202, 81-96 (1950).
    2. Read, K. I. Experimental investigation of turbulent mixing by Rayleigh-Taylor instability. Physica D. 12, 45-58 (1984).
    3. Dimonte, G., Schneider, M.

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Reprints and Permissions

    Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

    Request Permission

    Tags

    Rayleigh Taylor InstabilityMagnetic Field ManipulationRotating Fluid SystemSuperconducting Magnet ApplicationFluid Stratification TechniqueViscosity Effect AnalysisInterface Instability MeasurementDensity Layer SeparationExperimental Apparatus SetupFluid Dynamics Research

    Related Articles