Magnetiskt Induced Roterande Rayleigh-Taylor Instabilitet

Abstract

Klassiska tekniker för att undersöka Rayleigh-Taylor instabilitet inkluderar användning av komprimerade gaser ^1, raket ^två eller linjära elektriska motorer ³ för att vända den effektiva gravitationsriktningen, och påskynda tändvätska mot tätare vätska. Andra författare ^{t.ex. 4, 5, 6} har separerat en gravitationsmässigt instabil skiktning med en barriär som avlägsnas för att initiera flödet. Emellertid den paraboliska första gränsytan i fallet med en roterande skiktning medför betydande tekniska svårigheter experimentellt. Vi vill kunna snurra upp skiktningen i solid kropp rotation och först därefter inleda flödet för att undersöka effekterna av rotation vid Rayleigh-Taylor instabilitet. Det tillvägagångssätt som vi har antagit här är att använda det magnetiska fältet frånen supraledande magnet för att manipulera den effektiva vikten av de två vätskorna för att initiera flödet. Vi skapar en gravitations stabil två lager stratifiering användning av standardflyttekniker. Det övre skiktet är mindre tät än det undre skiktet och så att systemet är Rayleigh-Taylor stabil. Denna skiktning spinns sedan upp tills båda skikten är i solid kropp rotation och en parabol gränssnitt observeras. Dessa experiment använder vätskor med låg magnetisk susceptibilitet, | χ | ~ 10 ^-6 - 10 ^-5, jämfört med en ferrofluider. Den dominerande effekten av det magnetiska fältet applicerar en kroppskraft på varje skikt ändra den effektiva vikten. Det övre skiktet är svagt paramagnetiska medan det undre skiktet är svagt diamagnetiska. När det magnetiska fältet appliceras, är det undre skiktet repelleras från magneten medan det övre skiktet attraheras mot magneten. En Rayleigh-Taylor instabilitet uppnås med tillämpning av ett höggradient magnetfält. Vi observerade vidare att increasing den dynamiska viskositeten hos vätskan i varje skikt, ökar längden skala av instabilitet.

Introduction

En densitet stratifierades fluidsystem som består av två skikt kan arrangeras i ett gravitationsfält i antingen en stabil eller en instabil konfiguration. Om den täta tunga skiktet ligger till grund för mindre täta, ljus lager då systemet är stabilt: störningar i gränssnittet är stabila, återställs genom gravitation och vågor kan stödjas på gränssnittet. Om den tunga lagret läggs över ljus lager då systemet är instabilt och störningar i gränssnittet växa. Denna grundläggande vätska instabilitet är Rayleigh-Taylor instabilitet ^{7, 8.} Exakt samma instabilitet kan observeras i icke-roterande system som accelereras mot det tyngre skiktet. På grund av den grundläggande karaktären av den instabilitet det konstateras i väldigt många flöden som också varierar kraftigt i omfattning: från småskalig tunnfilmsfenomen ⁹ till astrofysikaliska skala funktioner observerats i, till exempel, Krabbnebulosanef "> 10, där fingerliknande strukturer observeras, skapad av pulsar vindar påskyndas genom tätare supernovarester. Det är en öppen fråga om hur Rayleigh-Taylor instabilitet kan styras eller påverkas när den första instabila densitetsskillnad har varit fastställas på ett gränssnitt. en möjlighet är att överväga bulkrotation av systemet. Syftet med försöken är att undersöka effekten av rotationen på systemet, och om detta kan vara en väg till stabilisering.

Vi anser att en fluidsystem som består av en två-skikt av tyngdkraften instabil stratifiering som är föremål för stadig rotation kring en axel som är parallell med riktningen för tyngdkraften. En störning i en instabil två lager densitetsskiktning leder till baroklin generation virvelbildning, dvs välter, vid gränsytan, tenderar att bryta upp vertikala strukturer. Emellertid är en roterande vätska känd för att organisera sig i sammanhängande vertikal structures linje med rotationsaxeln, så kallade Taylor kolumnerna ^"11. Därför systemet under utredning genomgår konkurrens mellan den stabiliserande effekten av rotationen, som organiserar flödet i vertikala strukturer och förhindra de två skikten välter och destabiliserande effekt av tätare vätskan ligger över tändvätska som genererar ett tipprörelse vid gränsytan . Med ökad rotationshastighet förmågan av vätskeskikten att röra sig radiellt, med motsatt riktning mot varandra, för att arrangera om sig själva till en mer stabil konfiguration, i allt högre grad hämmas av Taylor-Proudman sats ^{12, 13:} den radiella rörelsen reduceras och de observerade strukturer som materialiseras som instabiliteten utvecklas är i mindre skala. Fikon. 1 visar Kvalitativt effekten av rotation på virvlarna som bildas som instabiliteten utvecklas. ivänster bild finns det ingen rotation och flödet är en approximation till klassisk icke roterande Rayleigh-Taylor instabilitet. I den högra bilden alla experimentella parametrar är identiska med den vänstra bilden, förutom att systemet roteras kring en vertikal axel i linje med mitten av tanken. Det kan ses att effekten av rotationen är att minska storleken av virvlarna, som bildas. Detta, i sin tur, resulterar i en instabilitet som utvecklas långsammare än den icke-roterande motsvarighet.

De magnetiska effekter som modifierar spänningstensorn i fluiden kan anses agera på samma sätt som en modifierad gravitationsfält. Vi kan därför skapa en gravitations stabil skiktning och snurra upp den i fast kropp rotation. De magnetiska kroppskrafter som alstras genom att införa gradienten magnetfält härma då effekten att modifiera gravitationsfält. Detta gör det gränssnitt instabila på så sätt att vätskesystemet behaves, till en god approximation, som en klassisk Rayleigh-Taylor instabilitet under rotation. Detta tillvägagångssätt har tidigare försökt i två dimensioner utan rotation ^{14, 15.} För ett pålagt gradient magnetfält med inducerade magnetfältet B ansökte kroppen kraft på en vätska med konstant magnetisk volym känslighet χ ges av f = grad (χ B ² / μ _0), där B = | B | och μ ₀ = 4π × 10 ^-7 NA ^-2 är den magnetiska permeabiliteten hos fritt utrymme. Vi kan därför överväga att magneten för att manipulera den effektiva vikten hos varje vätskelager, där det effektiva vikten per enhetsvolym av en vätska med densiteten ρ i ett gravitationsfält av styrka g ges av ρ g - χ (∂ B ² / ∂ z ) / (2 μ _0).

Protocol

OBS: Den experimentella anordningen visas schematiskt i fig. 2. Huvuddelen av anordningen består av en roterande plattform (300 mm x 300 mm) är monterad på en kopparcylinder (55 mm i diameter) som går ned under sin egen vikt in i det starka magnetfältet från en supraledande magnet (1,8 T) med ett rum temperatur vertikalt hål. Plattformen är gjord för att rotera via en off-axelns motor som förvandlar en slip-lager med ett nyckelhål öppning. Kopparcylindern är fäst vid en nyckelformad drivaxel som samtidigt roterar och sänker sig när anläggningen stift avlägsnas.

1. Framställning av icke-standardutrustning

1. flotation båt
   1. Göra storleken av båten så att den passar bekvämt inom den experimentella tanken utan att vidröra sidorna.
      OBS! Flotation båt (se fig. 3) består av polystyren väggar och en svamp bas.
   2. Skydda svampen med ett skikt av stRong mjukpapper.
      NOTERA: Syftet med tissuepapperet är att avleda så mycket vertikal fart från fluiden hälldes i båten som möjligt.

2. Beredning av experiment

1. Framställning av vätskeskikt
   1. Tillåta destillerat vatten för att komma upp till laboratorietemperatur (22 ± 2 ° C). 650 ml krävs ungefär för varje experimentell förverkligande.
      OBS: låta blandningen komma i jämvikt förhindrar bildning av bubblor i försöket på grund av exsolving luft.
   2. Separera den destillerat vatten i lika stora volymer i två separata behållare, A och B, som kommer att användas för att framställa vätska för det täta undre skiktet och ljus övre skiktet respektive.
   3. Beredning Ex-situ av tät nedre skikt. Till innehåll A:
      1. Lägga NaCl för att uppnå en koncentration av 0,43 mol NaCl per liter vatten (ca 25 g NaCl per litervatten kommer att krävas);
      2. Lägg 0,33 g röda och blå vatten spåra färgämnen till det undre lagret behållare (t ex, Cole-Parmer 00.295-16 & -18);
      3. Lägg 0,1 g L ^-1 fluorescein natrium.
         OBS: Det undre skiktet blir nu vara ogenomskinligt till utseendet och har en densitet av ungefär 1012,9 ± 1,2 kg m ^-3.
   4. Beredning ex-situ av ljus övre skiktet. Till innehåll B:
      1. Lägga _MnCl2 salt för att uppnå en koncentration av 0,06 mol _MnCl2 per liter vatten (ca 12 g _MnCl2 per liter vatten).
         OBS: Det övre skiktet kommer att vara transparent i utseende och har en densitet av ca 998,2 ± 0,5 kg m ^-3.
   5. Att variera viskositeten hos fluid skikten, tillsätt glycerol C ₃ H ₈ O ₃ i lika stora mängder till varje lager tills den önskade viskositeten uppnås. typiska viscosities ligga i området 1,00 x 10 ^-3 - 21,00 x 10 ^-3 Pa s. Viskositeten för varje skikt är detsamma.
      OBS: Blandningarna kan förvaras säkert i sina separata behållare tills de behövs.
   6. Beredning ex-situ av densitetsskiktning.
      1. Tillsätt 300 ml av innehållet i behållare A till den cylindriska innertanken (se fig. 2).
      2. Sänk flotation båtens svamp i vätska från behållare B.
         OBS: Efter (2.1.6.2) förfarandet är tidskänsliga, så att inte utföra några ytterligare steg tills alla magneten och belysning, inspelning och mekaniska mekanismer är redo.
      3. Lyft flotation båten ut ur behållaren B och när det har slutat droppa, försiktigt placera flotation båten ovanpå skiktet av förtätad vätska i det inre cylindrisk tank.
      4. Börja lägga ljusskiktsvätska från behållaren B till flotation båten vid en flödeshastighet av3 ml / min. Gradvis öka denna flödeshastighet som flotation båten lyfter bort från gränsytan mellan de två skikten. Upprätthålla en tillräckligt långsam flödeshastighet att gränssnittet inte störs av den ökade dynamiken i vätskeflödet, men tillräckligt snabbt att denna process tar inte mer än 20 minuter. Håll fylla tills det övre skiktet innehåller 320 ml vätska.
         OBS: Det undre skiktet kommer att vara vid ett djup av ungefär 33 mm, och det övre skiktet kommer att vara vid ett djup av ca 39 mm.
      5. Noggrant sänka Lucite locket i det övre skiktet så att skiktet djupet av varje skikt är lika. Tillåta fluid och luft att strömma genom luftningshålen, vilket säkerställer att ingen luft är instängd under. Observera ett lager (ca. 6 mm) av klar ljus lager vätska på toppen av Lucite locket.
         OBS: Om processen har varit framgångsrik kommer det att finnas två skikt av vätska med samma djup med en skarp gränsyta mellan dem. Tjockleken av diffusionsskiktet vid gränsytan kommer att vara mindre än 2 mm på det här stadiet.
   7. Fyll den yttre tanken med rent destillerat vatten till en höjd 6 mm ovanför Lucite locket för innertanken. Vid observation med kvadrat på det inte blir någon krökning-inducerad parallax resulterande från den inre cylindrisk tank.
      OBS: Eftersom vätskorna i varje skikt kontinuerligt diffunderar över gränsytan vid denna tidpunkt, omedelbart gå till följande steg.
2. Spin-up av stratifiering
   1. Placera den experimentella tank på plattformen.
   2. Positionera arrangemanget med kopparcylindern i borrningen av magneten, drivaxeln genom nyckelhålet öppning i spåret och hålltappen i läge. Säkerställa att tanken är långt bort (60 cm) från magneten, så att de magnetiska krafterna på vätskorna är försumbara vid denna position.
      OBS: Bära experimentell tank som innehåller den stratifiering presenterar några svårigheter; lång, låg amplitud, sloshing vågor inrättas genom att gå med the tank förfalla bort, har försumbar effekt på kvaliteten på gränssnittet uppnås när flytande det övre skiktet på.
   3. Slå på motorn, vilket ökar hastigheten för rotation vid 0,002 rad s ^-2, spinning upp vätskan till den önskade rotationshastigheten. För rotationshastigheter i ¹⁶ spinntiden var i storleksordningen 20 min - 60 min.
      OBS: Den snabbaste rotationshastighet som användes var 13,2 rad s ^-1.

3. Genomförande av experiment

1. Säkerställa att magneten är indikerande en fältstyrka av 1,2 T, och att på höjden vid vilken instabilitet initieras fältgradienten är (gradvis B ²⁾ / 2 = -14,3 T ² m ^-1, där B är den magnetiska induktionen .
2. Se till att videokameran är anordnad så att när drivaxeln är i sitt nedersta läge antingen sidovyn av experimentet är i fokus, eller en planvy är i fokus genom en spegel placed ovan experimentet.
3. Se till det omgivande ljuset är på rätt nivå, så att ingen av bilden tas med kameran är mättad, men att fullständigt svar används (gråskala nivåer i intervallet 0-255).
4. Börja videoinspelning (240 fps). Använd en fjärrkontroll för att förhindra att flytta kameran när du använder inspelningsfunktionen.
5. Avlägsna hållstiftet, så att tanken att sjunka, medan den roterar, in i det magnetiska fältet.

4. Återställnings Experiment

1. Återställ experimentell rigg
   1. Använd fjärrkontrollen för att stoppa videoinspelningen.
   2. Spara filmfil till disk.
   3. För hand, sänka spänningen till motorn, så att den bromsar till ett stillestånd. Utför detta gradvis för att förhindra spill.
   4. Ta experimentella arrangemang från magneten.
   5. Förfoga över blandade vätskeskikt på lämpligt sätt (se Mangan kloridtetrahydrat SDB).
   6. Skölj tanken med vatten (detbehöver inte vara destillerat), tills alla spår av salter har tvättats bort. Undvik direkt hudkontakt med vätska.
   7. Torka tanken försiktigt med läskpapper för att säkerställa att inga rester finns kvar som kan kontaminera efterföljande experiment.

5. Bildbehandling

1. Extrahera enskilda bilder varje film ram och spara i förlustfri .png format. Maskera bort oönskade delar av varje ram, t ex plattformen eller kopparcylinder.
2. Beräkna den tvådimensionella autokorrelationsfunktion ¹⁶ av varje bildram i 2 s efter initiering av den instabilitet med användning av en diskret Fast Fourier Transform. Spela in den minimala, medelvärde och största värde på det observerade våglängd för rotationshastigheten av experimentet och viskositeten hos fluid skikten.

Representative Results

Fikon. 4 visar utvecklingen av Rayleigh-Taylor instabilitet vid gränsytan mellan de båda vätskorna, för fyra olika rotationshastigheter: Ω = 1,89 rad s ^-1 (översta raden), Ω = 3,32 rad s ^-1, Ω = 4,68 rad s ^{- 1,} och Ω = 8,74 rad s ^-1 (nedersta raden). Gränssnittet visas utvecklas i tiden från t = 0 s (vänstra spalten) med steg om 0,5 s till t = 3,0 s (högra spalten). Den högra kolumnen representerar därför 0,90, 1,59, 2,23 och 4,17 hela varv respektive uppifrån och nedersta raden.

Vid tidiga tider (t ~ 0,5-1,0 s) en störning till gränssnittet kan ses som uppvisar en dominerande längdskala. Strukturer som påminner om ormliknande konvektion rullar ¹⁷ kan observeras. Trots mitten av tanken blir instabil första finns det ingen tydliginitiering vid centrum av tanken; instabiliteten, att en god approximation, initieras över hela utsträckningen av tanken. (Vid den högsta rotationshastigheten viss reflektion från ljusrigg kan observeras, är detta oundvikligt med den implementerade konfiguration och uppstår på grund av krökningen av den fria ytan av vätskan ovanför tanklocket.)

Det är uppenbart att med en ökning av rotationshastigheten, minskar den observerade instabiliteten i längdskala. Vid de lägre rotationshastigheter banorna följda av de initiala störnings strukturer har betydande radiell avvikelse, meandering in mot centrum av tanken och tillbaka ut till sidoväggarna på nytt. Vid de lägsta rotationshastigheter instabiliteten är mer cellulär än serpentin. Som rotationshastigheten ökas den cellulära initiala störningen inte längre följs och ett mer serpentin-liknande struktur visas. Med ökande rotationshastighet bredden av dessa strukturs minskar. Det kan också noteras att mängden radiella slingrande minskar också. Det framgår att, för rotationshastigheter visas utvecklar instabilitet radiellt först med azimutiska störningar blir mer uttalad ju längre tiden utvecklas. Vid tiden t ≈ 3,0 s är det svårt att urskilja vilka strukturer uppstod på grund av en radiell eller azimutal perturbation.

Nyckeln observation från bilderna är att den observerade längdskalan av strukturerna är mindre för högre rotationshastigheter. Vi kan också se styrkan av tekniken i att instabiliteten inte utvecklas från ett virvelskikt som skapats av en lock-borttagning.

Fikon. 5 visar bilder från en serie experiment att hålla rotationshastigheten fast (Ω = 7,8 ± 0,1 rad s ^-1), men med variation av vätskans viskositet. Förhållandet mellan viskositeten hos varje skikt jämfört to viskositet vatten, μ / iW, varierar från 1,00 (övre raden) till 20,50 (nedersta raden) och tiden för varje bild varierar från t = 0 s (vänstra kolumnen) till t = 1,5 s (höger kolumn). Det är uppenbart att eftersom viskositeten hos de två skikten ökas de observerade längdskala ökar. I den mest viskösa visade fallet den observerade längdskalan är ca 18 mm jämfört med 6 mm längd skala observerades i minst viskösa fallet. Det kan också ses att i den mest viskösa fall förefaller det finnas en stark väggeffekt. Vi observerar en allmän trend från korta till långa våglängd instabilitet som viskositeten ökar.

De observerade instabiliteter ha en våglängd som förändras långsamt i tiden och som vi mäter experimentellt via en autokorrelation av varje bild i filmen av experimentet. Autokorrelations beräknas ur en tvådimensionell diskret Fast Fourier Transform av bildintensiteten. Ljusregioner i bilden representerar toppar i instabilitet, och mörka områdena anger tråg. Högst i autokorrelations är därför ett mått på den instabilitet våglängd som är av central betydelse eftersom spridningen relation för Rayleigh-Taylor instabilitet visar att tillväxttakten för en given mod instabilitet beror på dess våglängd. Fikon. 6 visar representativa mätningar av observerade våglängd instabilitet för varierande rotationshastigheter. Vi observerar att när rotationshastigheten ökar den observerade våglängd instabilitet minskar till en lägre tröskel på cirka 6 mm för rotationshastigheter som är större än cirka 4 rad s ^-1.

Figur 1: Kvalitativ verkan rotation på Rayleigh-Taylor instabilitet. Bilden på vänster sida är av Rayleigh-Taylor instabilitet utveckla ina icke-roterande system. Instabiliteten utvecklas i tid och bildar stora virvlar som transporterar de "tätare" (grön) vätske nedåt. Bilden på den högra sidan är av samma vätskor, och därför samma gravitations / magnetiska instabilitet, men här systemet roterar. Effekten av rotationen kan ses att begränsa storleken på virvlarna som bildar och hämmar bulk vertikal transport av fluid. Tiderna som visas är 1,92 s och 3,52 s efter påbörjande på vänster sida och höger sida respektive. Tank diameter är 90 mm, och rotationshastigheten i den högra bilden var 2,38 rad s ^-1. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2: Experimentell set-up. En cylindrical tanken innehåller de två vätskeskikt. En Lucite locket bildar en fast lock för de två skikten. Vätska ovanför locket hjälper till att avlägsna reflektioner och reflexer från Lucite. Den cylindriska tanken nedsänkes i destillerat vatten i en rektangulär yttre tanken. Dessa tankar är placerade på en plattform och substans upp ovanför magneten där de magnetiska krafterna är försumbara. Plattformen är spunnet av en off-center motor roterar en nyckelhålsformad glidlager. Till att börja experimentet, är tappen avlägsnats och experimentet sänker sig under sin egen vikt in i det magnetiska fältet, samtidigt roterar. (Denna siffra har ändrats från ^16.) Klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3: Flotation "Boat". Deflotation båt är gjord av varm limning en tät svampskikt (gul) på undersidan av polystyren väggar (grå) för att göra en "båt". Ljuset övre skiktet vätska kommer långsamt diffundera genom svampen, som flyter på toppen av den täta undre skiktet med minimal blandning mellan de två skikten. Skiktningen kan förbättras ytterligare genom att man placerar ett skikt av silkespapper (blå) på toppen av den svampskiktet för att ytterligare sprida dynamiken i den inkommande ljusfluidskikt. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4: En sekvens av bilder av den utveckla instabilitet från den andra serien av experiment som visar effekten av ökande rotationshastighet. Satserna rotations ökning från Ω = 1,89 rads ^-1 i den översta raden till co = 8,74 rad s ^-1 i den nedersta raden. Tiderna som visas mäts från den tidpunkt då uppkomsten av instabilitet observeras. Skalstrecket visar en längd av 10 cm i steg om 1 cm. Diametern på den svarta cirkeln representerar en längd av 10,7 cm. (Denna siffra har ändrats från ^16.) Klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5: En sekvens av bilder som visar effekten av att variera fluidviskositet på instabilitet. Rotationshastigheten fastställdes till Ω = 7,8 ± 0,1 rad s ^-1 för varje experiment, och den tid som visas är i intervall om 1,5. Den mellersta raden visar instabiliteten i ett system som har viskositet ungefär8,36 gånger högre än för vatten. I den översta raden viskositeten för systemet, är ungefär 20.50 gånger den för vatten. Det kan ses att den observerade längden av instabilitet skala ökar med ökande fluidviskositet. Skalstrecket visar en längd av 10 cm i steg om 1 cm. Diametern för de svarta cirklar representerar en längd av 10,7 cm. (Denna siffra har ändrats från ^16.) Klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6: Den dominanta observerade våglängd i början av instabilitet. Vi observerar en lägre tröskel för omfattningen av instabilitet på ca 6 mm för alla rotationshastigheter som är större än cirka 4 rad s ^-1. Felstaplarna indikerar maximal och lägsta uppmättavåglängd under de första 2 sekunder efter initiering av instabilitet. (Denna siffra har ändrats från ^16.) Klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

Det finns två viktiga steg i protokollet. Den första är 2.1.6.4. Om ljus lager noteras på tätt skikt alltför snabbt då irreversibel blandning av de två blandbara vätskeskikt sker. Det är viktigt att detta undviks och att en skarp (<2 mm) gränsytan mellan de två skikten uppnås. Den andra kritiska steget är 3.1.5. Om försöket släpps mot magneten utan att helt snurrade upp till fast kropp rotation eller utan visualisering och bildtagning apparaten på plats och på stand-by sedan upprepa proceduren (2.1.6).

Sammansättningen av vätskeskikt, alla kan verifieras den magnetiska fältstyrkan och motorprestanda före börjar göra skiktning (2.1.6). De flesta praktiska svårigheter kan därför lösas innan något givet experiment. Vi har hittat en liten och oönskad variation i sjunkhastighet i magnetfältet dock. Typiskt snabbare rotating experiment sjunka något långsammare i magnetfältet än långsamt roterande experiment. Det kan vara nödvändigt att modifiera glidlager men vi hittade smörjning inte bidra till att minska variationen i nedfirningshastighet. Vi fann att placera en liten (omagnetisk) vikt på plattformen tillät oss att uppnå konsekvent nedstigningshastigheter på 10 ± 1 mm s ^-1 för alla experiment.

Den största begränsningen av apparaten är att magnetfältet inte kan tillämpas omedelbart; den supraledande magnet kräver 1-2 timmar för att aktivera. Helst en gång fluid skikten spinn upp vi skulle omedelbart tillämpa en stark likformigt magnetfält till tanken för att utlösa instabilitet. Av denna anledning, i detta experiment, var tanken sänkas vid likformig hastighet in det magnetiska fältet.

Trots att det är nödvändigt för att sänka experimentet i det magnetiska fältet, har denna teknik ett antal fördelar jämfört med etablerademetoder. Metoden är både slät, till skillnad rocketry metoder ^2, och kräver inga lås, som med LEM metoder ^3, men till skillnad från lock-frisättning metoder. Detta är en betydande fördel i roterande Rayleigh-Taylor flöde som den ursprungliga spinn upp tillstånd av vätskeskikten har en paraboloidal gränssnitt. Vidare, genom att inte ha ett lås de svårigheter som är förknippade med den förmedlade virvelskikt inducerad av lock-avlägsnande undviks. Vi tror att våra experiment för att vara den första experimentella förverkligandet av effekterna av rotation på Rayleigh-Taylor instabilitet.

Vår teknik har utvecklats med tanke på tillämpningar inom klassisk strömningslära hittills. Vi har använt svagt paramagnetiska och diamagnetiska vätskor manipulera effektiv vikt av vätskeskiften. Vi har hittills kunnat därför överväga magnetfältet och fluidmekanik som skall frikopplas. Framtida riktningar för forskning med hjälp av denna teknik include överväger beteendet hos ferrofluider och deras interaktion med det magnetiska fältet i den roterande Rayleigh-Taylor instabilitet set-up, där denna frikoppling är inte längre giltig.

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