Manyetik Kaynaklı Döner Rayleigh-Taylor İstikrarsızlık

Summary

Katı cisim dönüşüne döndürülebilen ve daha sonra gradyan bir manyetik alan uygulayarak Rayleigh-Taylor kararsızlığına indüklenebilen iki katmanlı yoğunluk tabakalı bir sıvı hazırlamak için bir protokol sunuyoruz.

Abstract

Rayleigh-Taylor istikrarsızlık araştırılması için klasik teknikler ağırlık etkili yönünü tersine çevirmek ve yoğun sıvının doğru hafif sıvı hızlandırmak için sıkıştırılmış gazlar ^1, roketçiliğin ² veya doğrusal elektrik motorları ³ kullanılması yer alıyor. Diğer ^{yazarlar, örneğin 4, 5, 6} akmayı başlatmak için kaldırıldığında, bir bariyer ile çekimsel olarak kararsız tabakalaşma ayırmıştır. Bununla birlikte, bir döner tabakalaşma bir örnekte, parabolik başlangıç ​​arayüz deneysel önemli teknik sorunlar getirmektedir. Biz Rayleigh-Taylor istikrarsızlık üzerine dönme etkilerini araştırmak amacıyla akışını katı cisim rotasyon içine tabakalaşma-spin ve ancak ondan sonra başlatmak mümkün olmasını diliyorum. Burada benimsedik yaklaşım manyetik alanı kullanmaktırBir süperiletken mıknatıs akışını başlatmak için iki sıvının etkili ağırlığını işlemek için. Biz standart yüzdürme teknikleri kullanılarak bir kütleçekimsel istikrarlı iki katmanlı tabakalaşma oluşturmak. Üst katmanı, alt katmanın daha az yoğun ve böylece sistem Rayleigh-Taylor kararlıdır. Her iki tabakalar katı vücut rotasyonu olana Bu tabakalaşma sonra yukarı bükülmüş ve bir parabolik bir arayüz görülmektedir. | Χ | Bu deneyler, düşük manyetik duyarlılık, birlikte sıvıları kullanmak ~ 10 ^-6 - Bir ferrofluid kıyasla 10 ^-5. manyetik alanın baskın etkisi etkili ağırlık değişen her katman bir vücut kuvvet uygular. Üst tabaka zayıf olan alt tabaka, zayıf diamanyetik ise paramanyetik. Manyetik alan uygulandığında, üst tabaka mıknatıs doğru çekilir ise, alt katman mıknatıs tarafından itilir. Bir Rayleigh-Taylor instabilite yüksek gradyan manyetik alanın uygulanması ile elde edilir. Biz daha o inc gözlendiHer bir katmanın sıvı dinamik viskoziteye reasing, instabilite uzunluk ölçeğini arttırır.

Introduction

İki tabakadan oluşan bir yoğunlukta tabakalı sıvı sistemi stabil veya stabil olmayan bir düzenleme içinde, bir çekim alanında ayarlanabilmektedir. arayüzüne tedirginlikler yerçekimi tarafından restore istikrarlı ve dalgalar arayüzünde desteklenir edilebilir: yoğun ağır katman daha az yoğun, ışık tabakası altında yatan o zaman sistem stabildir. ağır katman ışık tabakası bindirmeleri Eğer sistem kararsız ve arayüz büyümeye tedirginlikler. Bu temel sıvı istikrarsızlık Rayleigh-Taylor istikrarsızlık ^{7, 8.} Kesinlikle aynı istikrarsızlık ağır katmanda doğru hızlanır dönmeyen sistemlerde görülebilir. Küçük ölç....

Protocol

NOT: Deney aygıtı Şekil l'de şematik olarak gösterilmiştir. 2. aparatın ana bölümü bir döner platforma (300 mm ila 300 mm x) bir oda bir bakır silindir süper-iletken mıknatıs (1.8 T) güçlü bir manyetik alan içine kendi ağırlığı altında iner (55 mm çapında) üzerine monte edilmiş oluşmaktadır sıcaklık dikey delik. Platform anahtar deliği deliğe sahip bir kayma-taşıyan döner eksen dışı motor ile dönmek üzere yapılır. bakır silindir eş zamanlı olarak döner ve tutma-kutuplu çıkartıldıktan sonra iner anahtar şekilli tahrik miline takılır.

Standart dışı Ekipman 1. Hazırlık

1. flotasyon tekne
   1. ....

Results

İncir. 4, iki sıvı arasındaki arayüzde Rayleigh-Taylor istikrarsızlık gelişimini gösterir dört farklı rotasyon oranları: Ω = 1.89 Rad s ^-1 (üst satırda), Ω = 3.32 rad s ^-1, Ω = 4.68 rad s ^{- 1} ve Ω = 8.74 rad s ^-1 (alt sıra). Interface = 3,0 s (sağ sütun) t = t zamanında 0,5 s'lik artışlarla 0 s (sol sütun) gelişen gösterilmiştir. Sağ kolon, bu nedenle üstten alt satırında sırasıyla 0.90, 1.59, 2.23 ve 4.17 tam tur tems.......

Discussion

protokolü içinde iki kritik adımlar vardır. İlk 2.1.6.4 olduğunu. Işık tabaka daha sonra çok hızlı bir şekilde yoğun bir tabaka üzerinde süzülüyor ise iki karışabilir sıvı tabakaların geri dönüşümsüz karıştırma gerçekleşir. Önlendiği ve iki tabaka arasında keskin bir (<2 mm) bir arayüz sağlanır esastır. İkinci kritik adım 3.1.5 olduğunu. Deney stand-by tamamen pozisyonunda ve görselleştirme ve görüntü yakalama aparatı, katı vücut rotasyon içine veya olmadan-up bükülmüş olmadan mıknatıs doğru bırakılırsa o zaman prose.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Mavi su aydınger boyası	Cole-Parmer	00295-18
Kırmızı su aydınger boyası	Cole-Parmer	00295-16
Sodyum Klorür			>%99 saflıkta
Manganez Klorür Tetrahidrat			Bkz. MSDS
Floresein sodyum tuzu
Mıknatıs	Kriyojenik Ltd. Londra