تطور الهياكل الدرج في الحمل الحراري انتشارية

يمكن استخدام هذه الطريقة لاستكشاف القضايا الرئيسية في العمليات الديناميكية لهياكل السلالم الحرارية المنتشرة ، مثل توليدها وتطورها واختفائها. من خلال الإعداد التجريبي الحالي ، يمكننا أن نرى بوضوح تطور الحمل الحراري المنتشر ، وهو أمر صعب للغاية ، إذا لم يكن من المستحيل ، ملاحظته مباشرة في المحيط. اجمع مكونات خزان العمل.

وتشمل هذه الألواح النحاسية العلوية والسفلية ومجموعة الجدار الجانبي الأكريليك. اللوحة العلوية مطلية بالكهرباء وتحيط بغرفة مياه يمكن الوصول إليها عن طريق الأنابيب. كما أن لديها أماكن للثرمستورات.

اللوحة السفلية مطلية أيضا بالكهرباء وتحتوي على فتحات للثرمستورات. يحتوي على وسادة تدفئة. استخدم الماء المقطر لتنظيف الألواح النحاسية والجدران الجانبية الأكريليك بعناية.

عند الانتهاء ، قم بتجميع الخزان باستخدام مسامير للتأكد من أنه محكم الماء. يبلغ طول هذا الخزان المكتمل وارتفاعه 257 ملم وعرضه 65 ملم. على طاولة بصرية ، قم بإعداد إطار دعم من الفولاذ المقاوم للصدأ.

في الجزء العلوي من الإطار ، ضع لوحا عازلا. مع وجود كل شيء في مكانه ، ضع الخزان المجمع على البلاطة. أدخل الثرمستورات في الألواح العلوية والسفلية ، وقم بتوصيلها بنظام الحصول على البيانات.

يراقب الثرمستور درجة حرارة اللوحة التي يتم وضعها فيها. بعد ذلك ، انقل مرحلة الترجمة الرأسية الدقيقة إلى مكانها لتركيب مسبار. من خلال اللوحة العلوية ، ضع مستشعر الموصلية الدقيقة ودرجة الحرارة في الخزان.

قم بإصلاح الجهاز في مرحلة الترجمة الدقيقة. الآن ، قم بإعداد برنامج للحصول على بيانات المستشعر وقراءات الثرمستور. ارجع إلى الخزان لضبط موضع مستشعر الموصلية ودرجة الحرارة.

اضبط الموضع الأولي للمستشعر عند أدنى نقطة له ، هنا ، 20 ملم فوق قاع الخزان. ثم قم بتعيين معلمات الحركة لمرحلة الترجمة للتجربة. استخدم تقنية shadowgraph لمراقبة التجربة.

لهذا ، قم بإرفاق قطعة من ورق التتبع على السطح الخارجي لجانب واحد من الخزان. على الجانب الآخر من الخزان ، على بعد حوالي خمسة أمتار ، ضع مصدر ضوء. لإنتاج شعاع موازي تقريبا ، استخدم شعاع LED ضيق كمصدر للضوء.

ضع كاميرا فيديو عالية السرعة على بعد حوالي متر أمام ورقة التتبع في مسار الحزمة. أثناء تشغيل المصباح وكاميرا الفيديو، اضبط مواضعهما للحصول على صورة واضحة. احصل على خزانين مستطيلين متطابقين لسائل العمل.

الخزانات بنفس حجم خزان العمل. انضم إليهم في قاعدتهم بأنبوب مرن مثبت بطول 10 سم. ضع الخزانين على نفس الارتفاع.

رتب لخزان واحد يحتوي على محرك كهربائي. بعد ذلك ، قم بتثبيت أنبوب مرن بطول 50 سم في مضخة تمعجية. استخدم الأنبوب لربط الخزان مع النمام بخزان العمل.

املأ الخزان الذي لا يحتوي على محرك بمحلول ملحي بتركيز 60 جراما لكل كيلوغرام. املأ الخزان الآخر بكمية متساوية من المياه العذبة المنزوعة. بمجرد ملء الخزانات ، قم بفك أنبوب التوصيل.

بتجانس ماء الخلط باستمرار باستخدام النمام الكهربائي. تحكم في معدل التدفق في خزان العمل باستخدام المضخة التمعجية. يستغرق خزان العمل حوالي ثلاث ساعات لملئه ويكون جاهزا للتجربة.

لإجراء تجربة ، استخدم دائريا مبردا لضبط شروط حدود اللوحة العلوية. في اللوحة العلوية ، قم بتوصيل غرفة الماء بجهاز الدوران المبرد باستخدام ثمانية أنابيب بلاستيكية ناعمة. في جهاز الدوران ، اضبط درجة حرارة اللوحة العلوية على درجة حرارة الغرفة.

الآن ، قم بتوصيل وسادة تسخين اللوحة السفلية بمصدر طاقة تيار مستمر ، واضبط مستوى طاقتها. قم بتشغيل كاميرا الفيديو لتسجيل نمط التدفق. ابدأ في مراقبة بيانات درجة الحرارة والملوحة.

ثم ابدأ الحركة الرأسية للمستشعر. أخيرا ، قم بتشغيل جهاز الدوران المبرد ومصدر طاقة التيار المستمر لتحقيق ظروف حدود سائل العمل. هذا مثال على صورة shadowgraph التي تم التقاطها عندما تكون اللوحة العلوية في درجة حرارة الغرفة ويتم تسخين اللوحة السفلية.

هناك ثلاث طبقات حرارية في الصورة ، حيث تكون كثافة السائل متجانسة. هناك أيضا ثلاث طبقات واجهة ، حيث توجد تدرجات كثافة كبيرة. يحتوي ملف تعريف تذبذب الشدة هذا على ثلاث قمم تتوافق مع الواجهات.

فيما يلي تطور ملف تعريف تذبذب الشدة في الوقت المناسب ، والذي يكشف عن تكوين الطبقة وتطورها واختفائها المرتبط بدرج الحمل الحراري المنتشر. يوفر ملف تعريف درجة الحرارة وملف الملوحة وجهات نظر أخرى للتطور في الوقت المناسب للنظام. في ملفات التعريف هذه ، يمثل كل سطر مستمر البيانات التي تم جمعها على مدار 404 ثانية.

إزاحة كل مجموعة من مجموعات البيانات في ملف تعريف درجة الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية من المجموعة السابقة. بالنسبة لملف تعريف الملوحة ، يتم تعويض كل مجموعة بيانات بثلاثة جرامات لكل كيلوغرام من المجموعة السابقة. يمكن أيضا تطبيق هذه الطريقة لمحاكاة ظواهر أخرى في المحيطات ، مثل دوران المحيطات العالمي ، وتعميق الطبقة المختلطة ، وثوران العمود الحراري المائي.

إذا كنت ترغب في تجربة هذا الإجراء ، فيرجى تذكر ضبط مستشعرات الموصلية ودرجة الحرارة في البداية على أدنى موضع في مرحلة الترجمة لمنع اصطدام المستشعر على اللوحة السفلية. من خلال النتائج المقدمة ، يمكننا تطوير معلمات جديدة لسمك الطبقة ، وتدفق الحرارة ، وإضافة الانتشار في الحمل الحراري المنتشر ، مما يمهد الطريق لمجتمع علم المحيطات الفيزيائي لدراسة الظواهر في تطبيق المحيطات.