Magnetisk Induced Rota Rayleigh-Taylor Ustabilitet

Abstract

Klassiske teknikker for å undersøke ustabilitet Rayleigh-Taylor inkluderer bruk av komprimerte gasser ^1, rocketry ^to eller lineære elektriske motorer ³ for å reversere den effektive retning av tyngdekraften, og akselerere tennvæske mot tettere væske. Andre forfattere ^{f.eks 4, 5, 6} har skilt en gravitasjons ustabil lagdeling med en barriere som er fjernet for å starte strømmen. Men den parabolske første grensesnitt i tilfelle av en roterende lagdeling medfører betydelige tekniske vanskeligheter eksperimentelt. Vi ønsker å være i stand til å spinne-opp lagdelingen i faststoff-legeme rotasjon og bare da sette i gang strømmen for å undersøke effektene av rotasjon ved ustabilitet den Rayleigh-Taylor. Tilnærmingen har vi innført her er å bruke det magnetiske felteten superledende magnet for å manipulere den effektive vekten av de to væsker for å starte strømmen. Vi skaper en gravitasjons stabilt to-lags lagdeling ved hjelp av standard flotasjonsteknikker. Det øvre laget har mindre tetthet enn det nedre laget, og slik at systemet er Rayleigh-Taylor stabil. Denne lagdelingen blir deretter spunnet opp til begge lag er i solid-body rotasjon og en parabol grensesnittet er observert. Disse eksperimentene bruke væsker med lav magnetisk susceptibilitet, | χ | ~ 10 ^{-6 til 10 -5,} sammenlignet med en ferrofluids-. Den dominerende virkning av magnetfeltet gjelder et legeme-kraft i begge lag endring av den effektive vekt. Det øvre laget er svakt paramagnetisk, mens det nedre lag er svakt diamagnetiske. Når det magnetiske feltet blir påført, er det nedre lag frastøtt fra magneten, mens det øvre laget er tiltrukket mot magneten. En Rayleigh-Taylor ustabilitet er oppnådd med anvendelse av en høy gradient magnetfelt. Vi videre observert at increasing den dynamiske viskositeten til fluidet i hvert lag, øker lengden stilt av ustabilitet.

Introduction

En tetthet stratifisert fluidsystem som består av to lag kan være anordnet i et gravitasjonsfelt på enten et stabilt eller ustabilt. Dersom det tette tunge sjikt ligger til grunn for den mindre tette, lett lag vil systemet er stabilt: perturbasjoner i grensesnittet er stabile, gjenopprettet ved hjelp av tyngdekraft, og bølgene kan være båret på grensesnittet. Dersom den tunge lag legges over lett lag da systemet er ustabilt og forstyrrelser i grensesnittet vokse. Denne grunnleggende væske ustabilitet er Rayleigh-Taylor ustabilitet ^{7, 8.} Nøyaktig den samme ustabilitet kan observeres i ikke-roterende systemer som blir akselerert mot det tyngre lag. På grunn av den grunnleggende natur ustabilitet det er observert i svært mange strømmer som også varierer mye i omfang: fra småskala tynn film fenomener ⁹ til astrofysiske skala funksjoner observert i, for eksempel, Krabbetåkenef "> 10, der finger-lignende strukturer er observert, skapt av Pulsar vinder blir akselerert gjennom tettere supernovarester. Det er et åpent spørsmål om hvordan ustabilitet Rayleigh-Taylor kan styres eller påvirkes når den første ustabil tetthet forskjellen har vært etablert ved et grensesnitt. en mulighet er å vurdere bulk rotasjon av systemet. formålet med forsøkene er å undersøke effekten av rotasjon på systemet, og hvorvidt dette kan være en rute til stabilisering.

Vi betrakter et fluidsystem som består av en to-lags gravitasjons ustabil lagdeling som er gjenstand for jevn rotasjon om en akse parallell med retningen av tyngdekraften. En forstyrrelse til en ustabil to-lags tetthet stratifisering fører til baroclinic generering av virvling, dvs. velt, ved grenseflaten, som tenderer til å bryte opp eventuelle vertikale strukturer. Imidlertid er en roterende fluidum er kjent for å organisere seg inn i sammenhengende vertikale structures linje med rotasjonsaksen, såkalte "Taylor kolonner ^'11. Derav systemet under undersøkelse gjennomgår konkurranse mellom den stabiliserende virkning av rotasjonen, som arrangerer strømningen inn i vertikale strukturer og hindre de to lag velt, og den destabiliserende effekt av den tyngre væske som ligger over den lettere væske som genererer en veltebevegelse ved grensesnittet . Med økt rotasjonshastighet evnen av fluid lag for å bevege seg radielt, med motsatt forstand til hverandre, for å ordne seg inn i en mer stabil konfigurasjon, blir i økende grad hemmet av Taylor-Proudman teorem ^{12, 13:} den radielle bevegelse er redusert og de observerte strukturer som gjort som uroen utvikler seg er mindre i omfang. Fig. 1 viser kvalitativt virkningen av rotasjonen på virvler som dannes som ustabilitet utvikler seg. påvenstre bilde det er ingen rotasjon, og strømningen er en tilnærmelse til klassisk ikke-roterende Rayleigh-Taylor ustabilitet. I den høyre bilde alle eksperimentelle parametre er identiske med de venstre bilde med unntagelse av at systemet blir dreiet om en vertikal akse på linje med midten av tanken. Det kan sees at virkningen av rotasjonen er å redusere størrelsen på virvler som dannes. Dette, i sin tur, resulterer i en ustabilitet som utvikler seg langsommere enn den ikke-roterende motstykke.

De magnetiske virkninger som modifiserer den spenningstensoren i fluidet kan betraktes som opptrer på samme måte som en modifisert gravitasjonsfelt. Vi er derfor i stand til å skape et gravitasjonskraften stabil lagdeling og spinne den opp i solid kropp rotasjon. De magnetiske kroppkreftene genereres ved å innføre gradient magnetfelt deretter etterligne effekten av å endre gravitasjonsfelt. Dette gjør at grensesnittet ustabil slik at fluidsystemet Behaves, til en god tilnærmelse, som en klassisk Rayleigh-Taylor ustabilitet i henhold til rotasjon. Denne tilnærmingen er tidligere blitt forsøkt i to dimensjoner uten rotasjon ^{14, 15.} For et påført magnetisk felt gradient med induserte magnetfelt B, tilføres kroppen kraft til en væske med konstant magnetisk susceptibilitet volum χ er gitt av f = grad (χ B ² / μ _0), hvor B = | B | og μ ₀ = 4π × 10 ^-7 NA ^-2 er den magnetiske permeabiliteten av fri-plass. Vi kan derfor vurdere magneten for å manipulere den effektive vekten av hver fluidsjikt, hvor den effektive vekt per enhet volum av et fluid med tetthet ρ i et gravitasjonsfeltstyrke g er gitt ved ρ g - χ (∂ B ² / ∂ z ) / (2 μ _0).

Protocol

MERK: Den eksperimentelle apparatur er vist skjematisk i fig. 2. Den viktigste del av apparatet består av en roterende plattform (300 mm x 300 mm) som er montert på en kobbersylinder (55 mm diameter) som strekker seg ned under sin egen vekt inn i det sterke magnetiske felt av en superledende magnet (1,8 T) med et rom temperatur vertikal boring. Plattformen er laget for å rotere via en off-axis motor som blir en slip-lageret med en nøkkelhullåpning. Kobberet sylinder er festet til en nøkkelformede drivaksel som samtidig roterer, og synker når holdestiften er fjernet.

1. Fremstilling av ikke-standard utstyr

1. Flotation båt
   1. Gjøre størrelsen av båten slik at den passer godt innenfor den eksperimentelle tanken uten å berøre sidene.
      MERK: flotasjon båt (. Se figur 3) består av isopor vegger og en kakebunn.
   2. Beskytt svamp med et lag av strong silkepapir.
      MERK: Hensikten med silkepapir er å spre så mye vertikale fart fra fluidet strømmet inn i båten som mulig.

2. Fremstilling av eksperiment

1. Fremstilling av flytende sjikt
   1. Tillat destillert vann for å komme opp til romtemperatur (22 ± 2 ° C). Omtrent 650 ml er nødvendig for hver eksperimentell realisering.
      Merk at blandingen ble tillatt å komme til likevekt hindrer dannelse av bobler i forsøket på grunn av exsolving luft.
   2. Separer destillert vann i to like volumer i to separate beholdere, A og B, som vil bli brukt for å fremstille flytende for det tette laget og nedre lys øvre sjikt respektivt.
   3. Ex-situ forberedelse av tett nedre laget. Til innhold A:
      1. Legg NaCl for å oppnå en konsentrasjon på 0,43 mol NaCl pr liter vann (ca. 25 g NaCl per litervann vil være nødvendig);
      2. Legg 0,33 g røde og blå vann tracing fargestoffer til det nedre laget beholder (f.eks Cole-Parmer 00295-16 og -18);
      3. Tilsett 0,1 g L ^-1 fluorescein natrium.
         NB: Det nedre lag blir nå være ugjennomskinnelige og ha en tetthet på ca. 1012,9 ± 1,2 kg m ^-3.
   4. Ex-situ forberedelse av lys øvre lag. Til innhold B:
      1. Legg _MnCI2 salt for å oppnå en konsentrasjon på 0,06 mol _MnCl2 per liter vann (ca. 12 g _MnCl2 per liter vann).
         NB: Det øvre lag vil være transparent i utseende og har en tetthet på ca. 998,2 ± 0,5 kg m ^-3.
   5. Å variere viskositeten av fluidsjikt, tilsett glyserol C ₃ H ₈ O ₃ i like mengder til hvert lag inntil den ønskede viskositet er oppnådd. typisk viscosities ligge i intervallet 1,00 × 10 ^{-3 til 21,00} × 10 ^-3 Pa s. Viskositeten av hvert lag er det samme.
      MERK: Blandingene kan være trygt lagret i sine egne containere inntil nødvendig.
   6. Ex-situ utarbeidelse av tetthet lagdeling.
      1. Legg 300 ml av innholdet i beholderen A til den sylindriske beholderen (se fig. 2).
      2. Dypp stiftelse båtens svamp i væske fra beholderen B.
         MERK: Etter (2.1.6.2) prosedyren er tid sensitive, så ikke gjennomføre ytterligere trinnene til alle magneten og belysning, opptak og mekaniske mekanismer er klare.
      3. Løft flotasjon båten ut av beholderen B, og, når den har stoppet drypper forsiktig plassere flyte båten på toppen av laget av tett fluid i den indre sylindriske tank.
      4. Begynne å legge til lys-lag væske fra beholderen B til flyte båten ved en strømningshastighet på3 ml / min. Gradvis øke denne strømningshastighet som flyte båten løfter bort fra grenseflaten mellom de to lag. Opprettholde en langsom nok strømningshastighet til at grensesnittet ikke er forstyrret av den økte fremdriften av fluidstrømmen, men hurtig nok til at denne fremgangsmåten tar ikke mer enn 20 min. Fortsetter å fylle inntil det øvre lag inneholder 320 ml av væske.
         NB: Det nedre laget vil være i en dybde på omtrent 33 mm, og det øvre lag vil være i en dybde på omtrent 39 mm.
      5. Senk lucite lokket inn i det øvre laget slik at laget dybden av hvert sjikt er like. Tillate væske og luft til å strømme gjennom luftehullene, slik at ingen luft er fanget under. Observere et lag (ca. 6 mm) av klar lett lag væske på toppen av lucite lokket.
         MERK: Hvis prosessen har vært vellykket vil det være to lag av flytende lik dybde med en skarp grensesnitt mellom dem. Tykkelsen av diffusjonslaget ved grenseflaten vil være mindre enn 2 mm på dette stadiet.
   7. Fylle den ytre tank med rent destillert vann til en høyde 6 mm over lucite lokket på innertanken. Ved å observere kvadrat-on blir det ingen krumning-indusert parallakse som følge av det indre sylindriske tank.
      MERK: Siden væsker i hvert lag er kontinuerlig spre over grensesnittet på dette punktet, fortsette umiddelbart til følgende trinn.
2. Spin-up av lagdeling
   1. Plasser den eksperimentelle tank på plattformen.
   2. Plasser ordning med kobberet sylinder i boringen av magneten, drivakselen i nøkkelhullet åpningen i sporet og holdepinnen i stilling. Sørge for at tanken er langt unna (60 cm) fra magneten slik at de magnetiske krefter på væskene er neglisjerbar i denne posisjon.
      MERK: Bære den eksperimentelle tank som inneholder lagdel presenterer noen problemer; lang, lav amplitude, sloshing bølger satt opp ved å gå med the tank vil råtne vekk, å ha ubetydelig virkning på kvaliteten av grenseflaten oppnås når flyter det øvre lag på.
   3. Slå på motoren, øker rotasjonshastigheten på 0,002 rad s ^-2, spinning opp fluidet til ønsket rotasjonshastighet. For rotasjonshastigheter i ¹⁶ spin-up tid var i størrelsesorden 20 min - 60 min.
      MERK: Den raskeste rotasjonshastigheten som ble brukt var 13,2 rad s ^-1.

3. Gjennomføring av eksperiment

1. Sikre at magneten indikerer en feltstyrke på 1,2 T, og som ved den høyden hvor den ustabilitet blir initiert feltgradienten er (grad B ²⁾ / 2 = -14,3 t ^to m ^1, hvor B er den magnetiske induksjon .
2. Påse at videokameraet er arrangert slik at når drivakselen er i laveste stilling enten fra siden av forsøket er i fokus, eller en planskisse er i fokus gjennom et speil placed ovenfor forsøket.
3. Sørg for omgivelseslyset er på riktig nivå, slik at ingen av bildet som er tatt av kameraet er mettet, men at hele svaret er brukt (gråtoner intensiteter i området 0-255).
4. Begynn videoopptak (240 fps). Bruk en fjernkontroll for å hindre å bevege kameraet mens du bruker opptaksfunksjonen.
5. Fjern holdepinnen, slik at tanken å stige, mens den roterer, inn i det magnetiske felt.

4. Reset Experiment

1. Tilbake eksperimentell rigg
   1. Bruk fjernkontrollen for å stoppe videoopptak.
   2. Lagre filmfil på harddisken.
   3. For hånd, senke spenningen til motoren slik at den bremser til en stillstand. Utfør denne gradvis for å hindre søl.
   4. Fjern eksperimentell ordning fra magnet.
   5. Kast de blandede flytende lag hensiktsmessig (se Mangan kloridtetrahydrat HMS).
   6. Skyll tanken med vann (dettrenger ikke å være destillert), inntil alle spor av salter er blitt vasket bort. Unngå direkte hudkontakt med væsker.
   7. Tørk tanken forsiktig med silkepapir for å sikre at ingen rester som er igjen som kan forurense følgende eksperimenter.

5. Bildebehandling

1. Pakk ut enkeltbilder fra hver videobilde og lagre i lossless PNG-format. Maskere ut eventuelle uønskede områder av hver ramme, for eksempel en plattform eller kobbersylinder.
2. Beregn den todimensjonale autokorrelasjonsfunksjon ¹⁶ av hver billedramme på 2 sekunder etter initiering av ustabilitet ved hjelp av en diskret Fast Fourier Transform. Ta opp den minimum, mener, og maksimal verdi av den observerte bølgelengden for rotasjonshastigheten av eksperimentet og viskositeten av fluidlagene.

Representative Results

Fig. 4 viser utviklingen av Rayleigh-Taylor ustabilitet i grenseflaten mellom de to fluidene, for fire forskjellige rotasjonshastigheter: Ω = 1,89 rad r ^-1 (øverste rad), Ω = 3,32 rad s ^-1, Ω = 4,68 rad s ^{- 1,} og Ω = 8,74 rad s ^-1 (nederste rad). Grensesnittet er vist under utvikling i tid fra t = 0 s (venstre kolonne) med trinn på 0,5 s til t = 3,0 s (høyre kolonne). Den høyre kolonne representerer derfor 0.90, 1.59, 2.23 og 4.17 fullstendige omdreininger henholdsvis fra topp til bunn rad.

I tidlige tider (t ~ 0,5-1,0 s) en forstyrrelse til grensesnittet kan sees som viser en dominerende lengdeskala. Strukturer minner av slangelignende konveksjon ruller ¹⁷ kan observeres. Til tross for midten av tanken blir ustabil første er det ingen klarinitiering ved midten av tanken; ustabiliteten til en god tilnærmelse, er initiert over hele omfanget av tanken. (Ved den høyeste rotasjonshastigheten noen refleksjon fra belysningen riggen kan observeres, er det uunngåelig med implementert konfigurasjon og oppstår på grunn av krumning av den frie overflate av væsken over lokket på beholderen).

Det er åpenbart at med en økning i rotasjonshastigheten, reduserer de observerte ustabilitet i lengdeskala. Ved lavere rotasjonshastigheter banene etterfulgt av de første forstyrrelses strukturene ha betydelig radial avvik, slynget inn mot midten av tanken og ut til sideveggene på nytt. På de laveste rotasjonshastigheter ustabilitet er mer mobil enn serpentin. Ettersom rotasjonshastigheten øker den cellulære første forstyrrelse er ikke lenger observeres, og et mer serpentin-lignende struktur vises. Med økende rotasjonshastigheten bredden av disse strukturs avtar. Det kan også observeres at mengden av radiell bukt avtar også. Det kan sees at for de rotasjonshastigheter er vist, utvikler den ustabilitet radielt først med de asimutale forstyrrelsene blir mer utpreget etter hvert som tiden utvikler seg. Ved tiden t ≈ 3,0 s er det vanskelig å skille hvilke strukturer oppstått som følge av en radial eller azimut perturbasjon.

Nøkkelen observasjon fra bildene er at den observerte lengdeskala av strukturene er mindre for større rotasjonshastigheter. Vi ser også styrken av den teknikk ved at den ustabilitet ikke utvikler fra en hvirvel ark laget av en lås-fjerning.

Fig. 5 viser bilder fra en serie eksperimenter holde rotasjonshastigheten fast (Ω = 7,8 ± 0,1 rad r ^-1), men varierende fluidviskositeten. Forholdet mellom viskositeten av hvert lag i forhold to viskositeten av vann, μ / μw, varierer fra 1,00 (øverste rad) å 20,50 (nederste rad) og tiden for hvert bilde er forskjellig fra t = 0 s (venstre kolonne) til t = 1,5 s (høyre kolonne). Det er åpenbart at etter hvert som viskositeten av de to lag blir øket den observerte lengden skalaen øker. I den mest viskøse viste tilfelle den observerte lengdeskala er omtrent 18 mm sammenlignet med 6 mm lengde skala observert i det minste viskøs tilfelle. Det kan også sees at i de mest viskøse tilfelle synes det å være en sterk vegg effekt. Vi observerer en generell trend fra kort til ustabilitet lang bølgelengde som viskositet økes.

De observerte ustabiliteter har en bølgelengde som endrer seg langsomt i gang, og som vi måle eksperimentelt via en autokorrelasjon av hvert bilde i filmen av forsøket. Autokorrelasjons beregnes fra en todimensjonal diskret Fast Fourier Transform bildets intensitet. Lettområder i bildet representerer toppene i ustabilitet, og mørke områder angir trau. Maksimalt i auto-korrelasjon er derfor et mål på ustabilitet bølgelengde som er av sentral betydning som dispersjonsrelasjonen for ustabilitet Rayleigh-Taylor viser at vekstraten til en gitt modus av ustabilitet avhenger av dens bølgelengde. Fig. 6 viser representative målinger av den observerte bølgelengden til ustabilitet for varierende rotasjonshastigheter. Vi observere at når rotasjonshastigheten øker den observerte bølgelengden for ustabilitet avtar til en lavere terskel på ca. 6 mm for rotasjonshastigheter større enn ca. 4 rad r ^-1.

Figur 1: Kvalitativ effekt av rotasjon på Rayleigh-Taylor ustabilitet. Bildet til venstre side er av Rayleigh-Taylor ustabilitet utvikling ina ikke-roterende system. Ustabiliteten utvikler seg i tid og danner store virvler som transporterer de "tettere" (grønn) væske nedover. Bildet på høyre side er de samme fluider, og derfor den samme gravitasjons / magnetiske ustabilitet, men her systemet roterer. Virkningen av rotasjonen kan ses å begrense størrelsen på virvler som dannes og hindre bulk vertikal transport av fluid. Tidspunktene er 1,92 s og 3,52 s etter oppstart på venstre side og høyre side hhv. Tanken diameter er 90 mm, og rotasjonshastigheten i høyre bilde var 2,38 rad r ^-1. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2: Eksperimentell oppsett. En cylindrical tank inneholder to flytende lag. En Lucite lokk danner et solid lokk for de to lag. Fluid over lokket bidrar til å fjerne reflekser og gjenskinn fra Lucite. Den sylindriske tank er nedsenket i destillert vann i en rektangulær ytre tank. Disse tanker er plassert på en plattform og spunnet opp over magneten, hvor de magnetiske krefter er ubetydelig. Plattformen er spunnet av en off-center motor roterer et nøkkelhull formet slip-lageret. For å starte forsøket, er pinnen fjernet og forsøket går ned under sin egen vekt inn i det magnetiske felt, samtidig roterer. (Dette tallet har blitt forandret fra ^16.) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3: Flyte "Boat". Deflotasjon båt er fremstilt ved varmliming en tett svamplaget (gul) til undersiden av polystyren vegger (grå) for å lage en "båt". Den lette øvre lag væske vil langsomt diffundere gjennom svampen, flyter på toppen av det tette nedre sjikt med minimal blanding mellom de to lag. Lagdelingen kan forbedres ytterligere ved å plassere et lag av silkepapir (blå) på toppen av svampen sjiktet for ytterligere å diffundere fremdrift av det innkommende lyset fluidsjikt. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4: En sekvens av bilder av det fremkallende ustabilitet fra den andre serie forsøk som viser virkningen av å øke rotasjonshastigheten. Satsene for rotasjon økning fra Ω = 1,89 rads ^-1 i den øverste raden til w = 8,74 rad s ^-1 i den nederste raden. Tidspunktene er målt fra det tidspunkt at utbruddet av ustabilitet observeres. Målestokken viser en lengde på 10 cm i trinn på 1 cm. Diameteren av den svarte sirkelen representerer en lengde på 10,7 cm. (Dette tallet har blitt forandret fra ^16.) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5: En sekvens av bilder som viser virkningen av å variere væskens viskositet på ustabilitet. Rotasjonshastigheten ble satt til Ω = 7,8 ± 0,1 rad r ^-1 for hvert eksperiment, og den tid som vises er i intervaller på 1,5. Den midterste raden viser ustabilitet i et system som har viskositet ca.8,36 ganger så stor som for vann. I den øverste raden viskositeten i systemet er omtrent 20.50 ganger den for vann. Det kan sees at den observerte lengden av ustabilitet skalaen øker med økende viskositet. Målestokken viser en lengde på 10 cm i trinn på 1 cm. Diameteren av de sorte sirkler representerer en lengde på 10,7 cm. (Dette tallet har blitt forandret fra ^16.) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6: Den dominerende observerte bølgelengden ved begynnelsen av ustabilitet. Vi observerer en lavere terskel for omfanget av uroen på ca 6 mm for alle rotasjonshastigheter større enn ca 4 rad s ^-1. De feilfelt indikerer maksimum og minimum målesbølgelengde over de første 2 s etter oppstart av uroen. (Dette tallet har blitt forandret fra ^16.) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Det er to viktige trinnene i protokollen. Den første er 2.1.6.4. Dersom det lett lag fløtes på det tette sjikt for fort da irreversibel blandingen av de to blandbare fluidsjikt finner sted. Det er viktig at dette unngås, og at en skarp (<2 mm) grenseflaten mellom de to lag er oppnådd. Den andre kritiske trinnet er 3.1.5. Hvis forsøket er frigitt mot magneten uten å bli fullt spunnet opp til fast kroppen rotasjon eller uten visualisering og bildeopptak apparat på plass og i beredskap da gjenta prosedyren (2.1.6).

Sammensetningen av de flytende lag, kan den magnetiske feltstyrken og motorytelse alle verifiseres før begynnelsen for å gjøre den lagdelingen (2.1.6). De fleste praktiske vanskeligheter kan derfor løses før du begynner enhver eksperiment. Vi har funnet en liten og uønsket variasjon i hastighet i utfor inn i magnet feltet men. Vanligvis raskere rotating eksperimenter stige litt langsommere inn i det magnetiske felt enn langsomt roterende eksperimenter. Det kan være nødvendig å modifisere den kilebærende selv om vi har funnet smøring ikke bidra til å redusere variabiliteten i nedstigningshastigheten. Vi har funnet at å plassere en liten (umagnetisk) vekt på plattformen tillater oss å oppnå konsistente nedstigningshastigheter på 10 ± 1 mm ^S-1 for alle eksperimentene.

Den største begrensningen av anordningen er at magnetfeltet ikke kan anvendes umiddelbart; den superledende magnet krever 1-2 timer for å energisere. Ideelt sett, når fluidlagene er spunnet opp vi vil umiddelbart søke en sterk ensartet magnetisk felt til tanken for å utløse ustabilitet. Av denne grunn, i dette eksperimentet, ble tanken senket ved jevn hastighet inn i det magnetiske felt.

Til tross for nødvendigheten av å senke forsøket inn i det magnetiske felt, har denne teknikken en rekke fordeler i forhold til etablertmetoder. Metoden er både glatt, i motsetning til rocketry metode ^2, og krever ingen lås, som med LEM former ^3, men i motsetning til lock-release metoder. Dette er en betydelig fordel i roterende Rayleigh-Taylor strømning som den første skilt-up tilstand av fluidlagene har en parabolsk grensesnitt. Videre kan man ved ikke å ha en lås vanskelighetene forbundet med meddelt virvelblad indusert av bindingsfjernelse unngås. Vi mener at våre eksperimenter til å være den første eksperimentelle realisering av virkningene av rotasjon på ustabilitet den Rayleigh-Taylor.

Vår teknikk er utviklet med tanke på applikasjoner i klassisk fluidmekanikk så langt. Vi har benyttet svakt paramagnetiske og diamagnetiske væsker for å manipulere den effektive vekten av luftpakke. Vi har til dags dato kunnet derfor å vurdere det magnetiske feltet og fluidmekanikk å bli de-koplet. Fremtidige retninger for forskning ved hjelp av denne teknikken inklue vurderer oppførselen til ferrofluids- og deres samspill med det magnetiske feltet i den roterende Rayleigh-Taylor ustabilitet oppsett, der dette de-kobling er ikke lenger gyldig.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Blue water tracing dye	Cole-Parmer	00295-18
Red water tracing dye	Cole-Parmer	00295-16
Sodium Chloride			>99% purity
Manganese Chloride Tetrahydrate			See MSDS
Fluorescein sodium salt
Magnet	Cryogenic Ltd. London