Магнитоиндуцированный Вращающийся Рэлея-Тейлора

Abstract

Классические методы для исследования неустойчивости Рэлея-Тейлора включают использование сжатых газов ^{1, 2} или ракетную линейные электродвигатели ³ , чтобы изменить эффективное направление силы тяжести, и ускорение зажигалок в сторону более плотной жидкости. Другие авторы , ^{например} , ^{4, 5, 6} отделили гравитационно неустойчивой стратификации с барьером , который удаляется , чтобы инициировать поток. Тем не менее, параболический первоначальный интерфейс в случае вращающейся стратификации накладывает значительные технические трудности, экспериментально. Мы хотим, чтобы иметь возможность раскрутки стратификацию во вращение твердого тела и только затем инициировать поток для того, чтобы исследовать влияние вращения на неустойчивости Рэлея-Тейлора. Подход, который мы приняли здесь, чтобы использовать магнитное полесверхпроводящий магнит для манипулирования эффективной массы двух жидкостей, чтобы инициировать поток. Мы создаем гравитационно устойчивой стратификации двухслойную с использованием стандартных методов флотации. Верхний слой имеет меньшую плотность, чем нижний слой, и поэтому система Рэлея-Тейлора стабильной. Это расслоение затем развернулся вверх, пока оба слоя не находятся в твердотельном вращении тела и наблюдается параболическая интерфейс. Эти эксперименты используют жидкости с низкой магнитной восприимчивости | х | ~ 10 ^-6 - 10 ^-5, по сравнению с феррожидкостей. Доминирующий эффект магнитного поля относится к телу силы к каждому слою изменения эффективного веса. Верхний слой слабо парамагнитное, а нижний слой слабо диамагнитным. При наложении магнитного поля, нижний слой отталкивается от магнита в то время как верхний слой притягивается к магниту. Неустойчивости Рэлея-Тейлора достигается с применением высокого градиента магнитного поля. Кроме того, мы наблюдали, что Incнечности динамическую вязкость жидкости в каждом слое, увеличивает длину масштаба неустойчивости.

Introduction

Система жидкости стратифицированной по плотности, состоящая из двух слоев могут быть расположены в гравитационном поле, либо в стабильной или неустойчивой конфигурации. Если плотный тяжелый слой лежит в основе менее плотный, легкий слой, то система устойчива: возмущения к границе раздела стабильны, восстанавливаются под действием силы тяжести, и волны могут поддерживаться на интерфейсе. Если тяжелый слой перекрывает легкий слой, то система неустойчива и возмущения к интерфейсу расти. Эта фундаментальная нестабильность жидкости является неустойчивость Рэлея-Тейлора ^{7, 8.} Точно такая же нестабильность может наблюдаться в невращающихся систем, которые ускоряются в направлении более тяжелого слоя. Из - за фундаментальной природы неустойчивости наблюдается в очень многих потоков , которые также сильно различаются по своим масштабам: от мелких тонкопленочной явлений ⁹ до астрофизических особенностей масштаба , наблюдаемых, например, Крабеэф "> 10, где наблюдаются сращенные подобные структуры, созданные с помощью пульсаров ветров ускоряется за счет более плотных остатков сверхновых. Остается открытым вопрос о том , как неустойчивость Рэлея-Тейлора можно контролировать или под влиянием сразу начальная разность нестабильная плотность была установлена ​​на границе раздела. Одна возможность состоит в том, чтобы рассмотреть объемную вращение системы. целью экспериментов является исследование влияния вращения на систему, и является ли это может быть путь к стабилизации.

Рассмотрим жидкостную систему, которая состоит из двух слоев гравитационно неустойчивой стратификации, которая является объектом стационарного вращения вокруг оси, параллельной направлению силы тяжести. Возмущение к неустойчивой двухслойной плотности стратификации приводит к бароклинному генерации завихренности, то есть, переворачивая, на границе раздела, имея тенденцию ломки любые вертикальные структуры. Тем не менее, вращающаяся жидкость, как известно, самоорганизоваться в когерентное вертикальной улructures совмещена с осью вращения, так называемый 'Taylor колонны' ^11. Следовательно, система при исследовании подвергается конкуренции между стабилизирующим действием вращения, который организует поток в вертикальные структуры и предотвращение двух слоев опрокидывании, и дестабилизирующий эффект более плотной жидкости, перекрывающий более легкую жидкость, которая генерирует опрокидывающий движение на границе раздела , С увеличением скорости вращения способность жидких слоев для перемещения в радиальном направлении, с противоположным чувством друг с другом, для того , чтобы перестраиваются в более стабильную конфигурацию, все больше и больше тормозится по теореме Тейлора-Proudman ^{12, 13:} радиальное движение уменьшается и наблюдаемые структуры, которые материализуются по мере развития неустойчивости меньше по своим масштабам. Инжир. 1 показывает качественно эффект вращения на водовороты , которые образуют по мере развития неустойчивости. влевая рука изображения нет вращения и поток является приближением к классическим невращающейся Рэлея-Тейлора неустойчивости. В правой руке изображение все экспериментальные параметры идентичны левой руки файл за исключением того, что система вращается вокруг вертикальной оси на одной линии с центром резервуара. Можно видеть, что эффект от поворота, чтобы уменьшить размер завихрений, которые образуются. Это, в свою очередь, приводит к нестабильности, которая развивается медленнее, чем невращающуюся коллегой.

Магнитные эффекты, которые модифицируют тензора напряжений в жидкости можно рассматривать как действовать таким же образом, как модифицированный гравитационном поле. Поэтому мы в состоянии создать гравитационно устойчивой стратификации и спина его во вращение твердого тела. Магнитные силы тела, создаваемые путем наложения градиента магнитного поля, то имитировать эффект изменения гравитационного поля. Это делает интерфейс нестабильным так, что система Beha жидкостиVES, в хорошем приближении, как классической неустойчивости Рэлея-Тейлора при вращении. Этот подход был ранее пытался в двух измерениях без вращения ^{14, 15.} Для приложенного градиента магнитного поля с индуцированным магнитным полем В, сила тела применяется к жидкости постоянной магнитной восприимчивости х объем определяется F = (x градской B ² / μ _0), где В = | B | и μ ₀ = 4π × 10 ^{-7 -2} NA является магнитная проницаемость свободного пространства. Поэтому мы можем рассматривать магнит , чтобы манипулировать эффективный вес каждого слоя жидкости, где эффективная масса на единицу объема жидкости плотности р в гравитационном поле напряженностью г задается р г - χ (∂ B ² / ∂ г ) / (2 μ _0).

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Экспериментальная установка схематически представлена на рис. 2. Основная часть устройства состоит из вращающейся платформы (300 мм × 300 мм), установленный на медный цилиндр (диаметр 55 мм), который опускается под действием собственного веса в сильном магнитном поле сверхпроводящего магнита (1,8 Т) с комнатой температура по вертикали отверстия. Платформа изготовлена ​​вращаться через отклонения от оси двигателя, который превращает нескользкой подшипник с замочной скважиной отверстием. Медный цилиндр прикреплен к ключевой образный приводной вал, который одновременно вращается, и нисходит один раз удерживающего штифт удаляется.

1. Подготовка нестандартного оборудования

1. Флотация лодка
   1. Сделать размер лодки таким образом, чтобы она удобно лежит в пределах экспериментальной бака, не касаясь сторон.
      Примечание: флотация лодки (см . Рис 3) состоит из полистирола , стены и губки основания.
   2. Защищайте губки слоем стбумага Rong ткани.
      Примечание: Целью папиросной бумаги, чтобы рассеивать больше вертикального импульса от жидкости наливают в лодку, как это возможно.

2. Подготовка эксперимента

1. Получение жидких слоев
   1. Разрешить дистиллированную воду, чтобы подойти к лабораторной температуре (22 ± 2 ° С). Приблизительно 650 мл требуется для каждой экспериментальной реализации.
      Примечание: выдерживанием смеси для уравновешивания предотвращает образование пузырьков в эксперименте из-за exsolving воздуха.
   2. Отделить дистиллированную воду в равных объемах в двух отдельных контейнерах, А и В, которые будут использоваться для подготовки жидкости для плотного нижнего слоя и легкого верхнего слоя соответственно.
   3. Подготовка Ex на месте плотного нижнего слоя. Для того, чтобы содержимое контейнера:
      1. Добавить NaCl для достижения концентрации 0,43 моль NaCl на литр воды (приблизительно 25 г NaCl на литрпотребуется вода);
      2. Добавить 0,33 г красные и синие воды трассировку красители для контейнера нижнего уровня (например, Cole-Parmer 00295-16 и -18);
      3. Добавить 0,1 г L ^-1 флуоресцеина натрия.
         Примечание: Нижний слой теперь будет непрозрачным по внешнему виду и имеют плотность приблизительно 1012,9 ± 1,2 кг · м ^-3.
   4. Подготовка Экс монолитного легкого верхнего слоя. Для содержимого контейнера B:
      1. Добавить соль MnCl ₂ для достижения концентрации 0,06 моль MnCl ₂ на литр воды (примерно 12 г MnCl ₂ на литр воды).
         Примечание: Верхний слой будет прозрачным на вид и имеют плотность приблизительно 998,2 ± 0,5 кг · м ^-3.
   5. Для изменения вязкости жидкости слоев, добавляют глицерине C ₃ H ₈ O ₃ в равных количествах для каждого слоя до тех пор , требуемой вязкости не достигается. Типичный viscosities лежат в диапазоне от 1,00 × 10 ^-3 - 21,00 × 10 ^-3 Па · с. Вязкость каждого слоя одинаков.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Смеси могут быть безопасно хранить в отдельных контейнерах, пока они не потребуются.
   6. Подготовка Ex на месте стратификации плотности.
      1. Добавить 300 мл содержимого контейнера к цилиндрической внутренней бака (см. Фиг.2).
      2. Погрузитесь губки флотационной лодки в жидкости из контейнера B.
         Примечание: После того, как (2.1.6.2) процедура чувствителен ко времени, поэтому не выполняют каких-либо дальнейших шагов, пока весь магнит и освещение, запись и механические механизмы не будут готовы.
      3. Поднимите флотационного лодку из контейнера B и, когда она прекратила капать, осторожно поместить флотационного лодку на верхней части слоя плотной жидкости во внутреннем цилиндрическом резервуаре.
      4. Начинают добавлять светло-слой жидкости из контейнера B к флотационной лодки при скорости потока3 мл / мин. Постепенно увеличивать эту скорость потока, как флотация судоподъемники от границы раздела между двумя слоями. Поддерживать низкую скорость достаточный поток, что интерфейс не нарушается увеличением импульса потока жидкости, но достаточно быстро, что этот процесс занимает не более 20 мин. Продолжайте заполнение, пока верхний слой не содержит 320 мл жидкости.
         Примечание: Нижний слой будет на глубину приблизительно 33 мм, а верхний слой будет на глубину примерно 39 мм.
      5. Осторожно опустить крышку Lucite в верхний слой таким образом, чтобы глубина слой каждого слоя равны. Дайте жидкости и воздуху проходить через спускной отверстия, убедившись, что воздух не попадают под. Соблюдайте слой (ок. 6 мм) ясного света слоя жидкости на верхней части крышки люсита.
         Примечание: Если процесс был успешным будет два слоя жидкости одинаковой глубины с резкой границы между ними. Толщина диффузионного слоя на границе раздела будет меньше, чем 2 мм на данном этапе.
   7. Наполните наружный резервуар с чистой дистиллированной водой на высоту 6 мм над люсита крышкой внутреннего резервуара. При наблюдении квадратных там не будет никакой кривизны индуцированной параллакса в результате чего из внутреннего цилиндрического резервуара.
      Примечание: Поскольку жидкость в каждом слое непрерывно диффундировать через интерфейс в этой точке, сразу же приступить к следующим шагам.
2. Спин-вверх стратификации
   1. Поместите экспериментальный танк на платформе.
   2. Поместите устройство с медным цилиндром в отверстии магнита, ведущего вала через замочную скважину отверстия в трековой и удерживающего штифта в заданном положении. Убедитесь в том, что бак находится далеко (60 см) от магнита таким образом, что магнитные силы на жидкости пренебрежимо малы в этом положении.
      Примечание: Проведение экспериментального танка, содержащего стратификацию представляет несколько трудностей; длинная, низкая амплитуда, Плещущиеся волны, созданной пешком с гое бак будет затухать вдали, имеющие незначительное влияние на качество интерфейса достигается, когда плавающий верхний слой.
   3. Включите двигателя, увеличивая скорость вращения в 0,002 радиан с ^-2, спиннинг вверх жидкость до желаемой скорости вращения. Для скорости вращения в ¹⁶ раз раскрутки было порядка 20 мин - 60 мин.
      Примечание: Самая высокая скорость вращения используется 13,2 с ^-1 RAD.

3. Выполнение эксперимента

1. Убедитесь в том, что магнит указывает на напряженность поля 1,2 Т, и что на высоте , при которой неустойчивость инициируется градиент поля (Grad B ²⁾ / 2 = -14,3 T ² м ^-1, где B ì магнитная индукция ,
2. Убедитесь, что видеокамера устроена таким образом, что, когда вал привода находится в самом нижнем положении либо вид сбоку эксперимента находится в фокусе, или вид в плане находится в фокусе через зеркало PLуспешно справился выше эксперимента.
3. Убедитесь, что окружающее освещение находится на нужном уровне, таким образом, что ни один из изображения, снятого камерой не насыщен, но используется полный ответ (в оттенках серого интенсивности в диапазоне 0-255).
4. Начать запись видео (240 кадров в секунду). Используйте пульт дистанционного управления для предотвращения перемещения камеры во время работы функции записи.
5. Извлеките Стопорный штифт, что позволяет танку опускаться, в то время как вращение, в магнитное поле.

4. Сброс Эксперимент

1. Сброс экспериментальной буровой установки
   1. С помощью пульта дистанционного управления, чтобы остановить запись видео.
   2. Сохраните файл фильма на диск.
   3. Под рукой, снизить напряжение на двигателе, так что она замедляет к остановке. Выполните это постепенно, чтобы предотвратить разливы.
   4. Удалить экспериментальную установку от магнита.
   5. Утилизировать смешанных слоев жидкости соответствующим образом (см Марганец Chloride тетрагидрат MSDS).
   6. Промыть бак с водой (еене нужно быть дистиллированной), пока все следы солей не смыта. Избегайте прямого контакта кожи с жидкостями.
   7. Сушат бак тщательно папиросной бумагой, чтобы убедиться, что никаких остатков не осталось, что может привести к загрязнению последующих экспериментов.

Обработка 5. Изображение

1. Извлечение отдельных кадров из каждого кадра фильма и сохранить в формате без потерь .png. Маска любые нежелательные области каждого кадра, например, платформы или медного цилиндра.
2. Вычислить двумерную функцию автокорреляции ¹⁶ каждого кадра изображения в течение 2 с после начала неустойчивости с использованием дискретного преобразования быстрого преобразования Фурье. Записывают минимум, значит, и максимальное значение наблюдаемой длины волны для скорости вращения эксперимента и вязкости жидких слоев.

Representative Results

Инжир. 4 показывает развитие неустойчивости Рэлея-Тейлора на границе раздела между двумя жидкостями, для четырех различных скоростях вращения: Ω = 1,89 Rad с ^-1 (верхний ряд), Ω = 3,32 рад с ^-1, Ω = 4,68 рад с ^{- 1,} и Ω = 8,74 рад с ^-1 (нижний ряд). Интерфейс показан развивается во времени от Т = 0 с (левая колонка) с шагом 0,5 с до Т = 3,0 с (правая колонка). Таким образом, правая колонка представляет собой 0,90, 1,59, 2,23 и 4,17 соответственно полных оборотов от верхней части к нижней строке.

В ранние времена (т ~ 0,5-1,0 с) возмущение к интерфейсу можно увидеть , который демонстрирует доминирующую масштаб длины. Можно наблюдать структуры напоминающие змей , как конвекционные валков ^17. Несмотря центр танка становится нестабильным первым не ясно,инициация в центре бака; неустойчивость, с хорошим приближением, инициируется по всей протяженности резервуара. (На самой высокой скорости вращения можно наблюдать некоторые отражения от осветительной установки, это неизбежно с внедренной конфигурации и происходит из-за кривизны свободной поверхности над крышкой резервуара жидкостью.)

Очевидно, что с увеличением скорости вращения, наблюдаемая неустойчивость уменьшается в масштабе длины. При более низких скоростях вращения дорожки следуют начальное возмущение структуры имеют существенное радиальное отклонение, извилистые в направлении к центру резервуара и обратно к боковым стенкам снова. При самых низких скоростях вращения неустойчивость более чем сотовая серпантина. не по мере увеличения скорости вращения сотовая начальное возмущение уже не наблюдается и появляется более змеевик-подобную структуру. С увеличением вращения оценить ширину этих структурыs уменьшается. Кроме того, можно наблюдать, что количество радиальных меандрированием уменьшается тоже. Можно видеть, что при скорости вращения показано, неустойчивость развивается в радиальном направлении сначала с азимутальные возмущения становится более выраженным течением времени развивается. К тому времени T ≈ 3,0 с, трудно различить, возникшее из - за структуры радиального или азимутального возмущения.

Ключевое наблюдение из изображений является то, что наблюдаемая длина масштаб структур меньше для больших скоростей вращения. Мы также можем увидеть силу техники в том, что неустойчивость не развивается из вихревой листа, созданного стопорного переездом.

Инжир. 5 показывает изображения из серии экспериментов по поддержанию скорости вращения фиксированного (Q = 7,8 ± 0,1 рад с ^-1), но различной вязкости жидкости. Отношение вязкости каждого слоя по сравнению то вязкости воды, мкм / мкВт, варьируется от 1,00 (верхний ряд) до 20.50 (нижний ряд) и времени каждого изображения изменяется от Т = 0 с (левый столбец) до Т = 1,5 с (правая колонка). Очевидно, что, как вязкость двух слоев увеличивается наблюдаемые шкалы с увеличением длины. В наиболее вязком случае, изображенном наблюдаемая длина шкалы составляет приблизительно 18 мм по сравнению с масштабом длины 6 мм наблюдается в наименее вязкого случае. Кроме того, можно видеть, что в наиболее вязком случае, как представляется, сильный эффект стенки. Мы наблюдаем общую тенденцию от коротких до длинных волн неустойчивости, как вязкость увеличивается.

Наблюдаемые неустойчивости имеют длину волны, которая медленно изменяется во времени и который мы измеряем экспериментально с помощью автокорреляции каждого изображения в фильме эксперимента. Автокорреляции вычисляется из двумерного дискретного быстрого преобразования Фурье интенсивности изображения. Легкийобласти изображения представляют собой пики неустойчивости, и темные участки указывают на корыта. Поэтому максимум автокорреляции является мерой длины волны неустойчивости, которая имеет ключевое значение, так как дисперсионное соотношение для неустойчивости Рэлея-Тейлора показывает, что темпы роста данного режима неустойчивости зависит от его длины волны. Инжир. 6 показаны репрезентативные измерения наблюдаемой длины волны неустойчивости для изменения скорости вращения. Заметим , что , как скорость вращения увеличивает наблюдаемую длину волны неустойчивости уменьшается до нижнего порога приблизительно 6 мм для скорости вращения больше чем приблизительно 4 рад с ^-1.

Рисунок 1: Качественный эффект вращения на неустойчивости Рэлея-Тейлора. Изображение на левой стороне имеет Рэлея-Тейлора развивающейся Iна невращающаяся систему. Неустойчивость развивается во времени, образуя крупные вихри, что автомобильное транспортное средство "более плотные" (зеленые) жидкости вниз. Изображение на правой стороне имеет те же жидкости, и, следовательно, такой же гравитационный / магнитная неустойчивость, но здесь система вращается. Эффект от вращения можно увидеть, чтобы ограничить размер вихрей, которые формируют и ингибируют насыпную вертикального переноса жидкости. Отображаемое время являются 1,92 с и 3,52 с после начала на левой стороне и правой стороне соответственно. Диаметр бака составляет 90 мм, а скорость вращения в правой изображения 2,38 рад с ^-1. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2: Экспериментальная установка. ТиЦlindrical бак содержит два слоя жидкости. Люсит крышка образует прочную крышку для этих двух слоев. Жидкость над крышкой помогает снять отражений и бликов от Lucite. Цилиндрический бак погружают в дистиллированную воду в прямоугольном внешнего резервуара. Эти резервуары помещают на платформу и выделившихся вверх над магнитом, где магнитные силы пренебрежимо малы. Платформа закружилось нецентральное вращения двигателя в форме замочной скважины промаха подшипник. Для того, чтобы начать эксперимент, штифт удаляется, и эксперимент опускается под действием собственного веса в магнитное поле, одновременно вращается. (Эта цифра была изменена с ^16.) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3: флотация "Лодка".флотация лодка изготовлена ​​методом горячего склеивания плотный слой губки (желтый) к нижней стороне полистирольных стен (серого цвета), чтобы сделать "лодку". Свет верхний слой жидкости будет медленно диффундировать через губку, плавающий в верхней части плотного нижнего слоя с минимальным перемешиванием между двумя слоями. Расслоение может быть дополнительно улучшена путем размещения слой папиросной бумаги (синий) на верхней части губчатого слоя для дальнейшего разрядить импульс поступающего слоя света жидкости. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4: Последовательность изображений развивающейся неустойчивости из второй серии экспериментов , демонстрирующих эффект увеличения скорости вращения. Темпы прироста вращения от Q = 1,89 раDS ^-1 в верхней строке , Q = 8,74 рад с ^-1 в нижнем ряду. Времена, показанные измеряются от времени, которое наблюдается возникновение нестабильности. Шкалы показывает длину 10 см с шагом 1 см. Диаметр черного круга представляет собой длину 10,7 см. (Эта цифра была изменена с ^16.) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 5: последовательность изображений , показывающих влияние изменения вязкости жидкости на неустойчивости. Скорость вращения была зафиксирована на уровне 7,8 Ом = ± 0,1 рад с ^-1 для каждого эксперимента, а также во время Измеренное с интервалом 1,5. Средняя строка показывает нестабильность в системе, которая имеет вязкость приблизительно8,36 раза больше, чем воды. В верхнем ряду вязкость системы составляет приблизительно 20,50 раза больше, чем воды. Можно видеть, что наблюдаемая длина неустойчивости масштаба возрастает с увеличением вязкости жидкости. Шкалы показывает длину 10 см с шагом 1 см. Диаметр черные кружки представляет собой длину 10,7 см. (Эта цифра была изменена с ^16.) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 6: Доминирующий наблюдаемая длина волны в начале неустойчивости. Мы наблюдаем более низкий порог для масштаба неустойчивости приблизительно 6 мм для всех скоростей вращения больше , чем примерно 4 рад с ^-1. Столбики ошибок указывают максимальное и минимальное измеренноедлина волны в течение первых 2 с после начала неустойчивости. (Эта цифра была изменена с ^16.) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Discussion

Есть два важных шагов в рамках протокола. Первый 2.1.6.4. Если световой слой плавал на плотном слое слишком быстро затем необратимой смешивание двух смешивающихся слоев текучей среды происходит. Очень важно, чтобы это можно избежать, и что острый (<2 мм) поверхности раздела между двумя слоями достигается. Вторым важным шагом является 3.1.5. Если эксперимент будет отпущена к магниту, не будучи полностью развернулся вверх во вращение твердого тела или без устройства захвата изображения и визуализации в положении и на режиме ожидания, затем повторите процедуру (2.1.6).

Состав слоев жидкости, напряженность магнитного поля и производительность двигателя все они могут быть проверены до начала, чтобы сделать стратификацию (2.1.6). Поэтому в большинстве практических трудностей могут быть решены до начала любого данного эксперимента. Мы обнаружили небольшое и нежелательное изменение скорости спуска в поле магнита, однако. Как правило, быстрее гotating эксперименты спускаются немного медленнее в магнитное поле, чем медленно вращающихся экспериментов. Может возникнуть необходимость изменить подшипник скольжения, хотя мы нашли смазка не поможет уменьшить изменчивость скорости спуска. Мы обнаружили , что размещение небольшого (немагнитный) вес на платформе позволила нам достичь постоянную скорость спуска 10 ° ± 1 мм · с ^-1 для всех экспериментов.

Основным ограничением устройства является то, что магнитное поле не может быть применено мгновенно; сверхпроводящий магнит требуется 1-2 часа, чтобы активизировать. В идеале, как только жидкость слои формуют вверх мы бы немедленно применить сильное однородное магнитное поле, к резервуару, чтобы вызвать нестабильность. По этой причине, в этом эксперименте, танк был понижен при равномерной скоростью в магнитное поле.

Несмотря на необходимость понижения эксперимента в магнитное поле, этот метод имеет ряд преимуществ по сравнению установленометоды. Метод является и гладкой, в отличие от методов РКТ ^2, и не требует блокировки, как и с методами ЛЕМ ^3, но в отличие от методов блокировки выпуска. Это является существенным преимуществом при вращении потока Рэлея-Тейлора в качестве начального прядения до состояния жидкости слоев имеет параболоидальной интерфейс. Кроме того, не имея блокировку трудности, связанные с привитой вихревой пелены, вызванного блокировкой удаления можно избежать. Мы считаем, что наши эксперименты, чтобы быть первым экспериментальная реализация эффектов вращения на неустойчивости Рэлея-Тейлора.

Наша методика была разработана с целью применения в классической механике жидкости до сих пор. Мы использовали слабо парамагнитные и диамагнитные жидкостей для манипулирования эффективный вес посылок жидкости. Мы, на сегодняшний день, поэтому был в состоянии рассматривать магнитное поле и механики жидкости, чтобы быть отсоединен. Будущие направления исследований с помощью этой техники входите рассматривая поведение феррожидкостей и их взаимодействие с магнитным полем во вращающейся Рэлея-Тейлора неустойчивости настройке, где это де-муфта больше не действует.

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