Eine analoge makroskopischen Technik für das Studium molekulare hydrodynamische Prozesse in dichten Gasen und Flüssigkeiten

Zusammenfassung

Eine experimentell zugängliche analoge Methode zur Untersuchung von molekularen hydrodynamischen Vorgänge in dichten Flüssigkeiten wird vorgestellt. Die Technik nutzt Particle Image Velocimetry geschüttelten, hohe Entschädigung Getreide Pfähle und ermöglicht die direkte, makroskopischen Beobachtung von dynamischen Prozessen bekannt und voraussichtlich in stark wechselwirkenden, hohe Dichte Gase und Flüssigkeiten vorhanden sein.

Zusammenfassung

Eine analoge, makroskopische Methode für das Studium molekularer Ebene hydrodynamische Prozesse in dichten Gasen und Flüssigkeiten wird beschrieben. Die Technik gilt ein standard Fluid dynamische Diagnostik, Partikel Bild Velocimetry (PIV) zu messen: i) Geschwindigkeiten der einzelnen Teilchen (Körner), auf kurze, Korn-Kollision erhaltene Zeitskalen, Ii) Geschwindigkeiten von Systemen von Partikeln auf kurz- Kollision-Zeit und lange, Kontinuum-Flow-Zeit-Skalen, Iii) kollektive hydrodynamischen Modi bekannt in dichten molekularen Flüssigkeiten und iv) Short und long-time-Skala Geschwindigkeit Autokorrelation Funktionen, zentral für das Verständnis Partikelskalierung Dynamik in stark wechselwirkenden, dichten Fluidsysteme. Das Grundsystem besteht aus ein bildgebendes System, Lichtquelle, Schwingungs Sensoren, Schwingungs-System mit einer bekannten Medien, PIV und Analyse-Software. Erforderlichen experimentellen Messungen und einen Überblick über die theoretischen Werkzeuge bei der analogen Technik auf um molekularer Ebene hydrodynamische Prozesse zu studieren, werden hervorgehoben. Die vorgeschlagene Technik bietet eine relativ unkomplizierte Alternative zu photonischen und Neutron beam Streumethoden traditionell in molekularen hydrodynamische Studien verwendet.

Einleitung

Molekulare Hydrodynamik untersucht die Dynamik und statistische Mechanik von einzelnen Molekülen und Sammlungen von Molekülen in Flüssigkeiten. Unter den vielen experimentellen Techniken, entwickelt für das Studium der molekularen hydrodynamischen Systemen^1,2, Lichtstreuung^1,2,3, molekulare dynamische Simulationen^{4, 5,6,7} und in geringerem Maße, inelastischer Neutronenstreuung Streuung

Protokoll

1. Vorbereitung des Vibrations-Systems

1. Das schwingende System richten Sie ein, wie in Abbildung 1dargestellt. Dieses System besteht aus einer ringförmigen Polyurethan Schüssel (mit einem äußeren Durchmesser von 600 mm), ein Singlespeed (1740 u/min), unsymmetrische Motor befestigt wo letztere Prozess Vibrationen erzeugt. Dies ist an eine gewichtete Basis befestigt und durch eine Gruppe von acht Federn (die Schüssel und gewichtete Basis sind gekauft, montiert in einem Stück) getrennt. Befestigen Sie die Schüssel Montage an seinem Stand und sichern mit zwei mitgelieferten Kautschuk-Haken. Peristaltische Pumpe auf einem Tis....

Ergebnisse

Repräsentative Ergebnisse zu präsentieren, wir verweisen auf Kontinuum-Zeitskala Prozesse als die beobachtete und prognostizierte über Zeitskalen, , die beziehen sich auf die charakteristische Maserung Kollision Zeitskala, lange und Partikel-Zeitskala Prozesse wie die b.......

Diskussion

Um geschüttelten Korn Pfähle als makroskopische Analoga verwenden für die Untersuchung von molekularen hydrodynamische Prozesse, ein Experimentator muss, auf der einen Seite lernen und verwenden Sie vier grundlegende Messungen und andererseits beherrschen einige Grundelemente des Gleichgewichts und nicht-Gleichgewichts statistischen Mechanik. Erster Schwerpunkt experimentelle Messungen, dazu gehören: (i) Messung der individuellen Maserung Dynamik durch Messung der einzelnen Partikelgeschwindigkeit Autokorrelationsfunktio.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Vibrationspolierschüssel	Raytech	AV-75
Durchflussmesser	Schlauchpumpen	913 Mity Flex
Scale	Pelouze	4040
Triaxialer Beschleunigungsmesser	PCB Piezotronics	PCB 356B11	Beschleunigungsmesser mit Sensor Signalaufbereiter Datenerfassungscomputer
	IBM	Thinkpad	Verwendet mit hohen Radarkamera
Hochgeschwindigkeitskamera	Redlake	Motionxtra HG-XR
Zoom Objektiv	Tamron	Modell A18	18-250mm f/3.5-6.3
Licht mit hoher Intensität	ARRI	EB 400/575 D
Datenverarbeitungscomputer	Dell	Dell Precision Tower 7910
PIV Software	Dantec Dynamics	Dynamic Studio 2013	Version 3.41.38
Datenerfassungshardware	National Instruments	SCXI	SCXI-1000 Chassis mit SCXI 1100 Karte und SCXI 1303 Adapter
Datenerfassungssoftware	National Instruments	LabVIEW 2012
Datenverarbeitungssoftware	MATHWORKS	MATLAB
Poliermedien	Rosler	RSG 10/10S	Mehrere verwendete Medientypen (gemischt, kugelförmig, dreieckig)
Polierlösung	Rosler	FC KFL (3%)	3%ige Seifenlösung mit Wasser
Lineare Skala	Swiss Precision Instruments	13-911-3
Messzylinder	Global	Scientific 601082