Name: Manyetik Kaynaklı Döner Rayleigh-Taylor İstikrarsızlık (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 42 s
Description: Keşfedin, manyetik alan kullanarak dönen iki katmanlı sıvı sistemlerinde Rayleigh-Taylor istikrarsızlığını nasıl tetikleyeceğinizi. Bu yöntem, dönüş ve yerçekimi etkileşimlerini inceleyen akışkanlar dinamiği araştırmaları için değerlidir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

RJAH, EPSRC Bursu EP/I004599/1'den destek aldığını kabul eder, MMS, EP/K5035-4X/1 hibe numarası altında EPSRC'den fon sağladığını kabul eder.

NOT: Deney aygıtı Şekil l&#39;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 <ol><li> flotasyon tekne <ol><li> o tarafları dokunmadan deneysel tankın içinde rahatça oturur şekilde teknenin boyutunu olun. NOT: yüzdürme tekne (. Bkz 3) polistiren duvarlar ve sünger tabanı oluşur. </li><li> st bir tabaka ile sünger korumaRong kağıt mendil. NOT: kağıt mendil amacı mümkün olduğunca teknenin içine dökülür sıvıdan kadar dikey ivme dağıtmak etmektir. </li></ol></li></ol> Deney 2. Hazırlık <ol><li> Sıvı tabakaların hazırlanması <ol><li> Damıtılmış su laboratuar sıcaklığında (22 ± 2 ° C) kadar çıkmasına izin verin. Yaklaşık olarak 650 ml her bir deney gerçekleşmesi için gereklidir. NOT: Karışım dengeye gelmesini sağlamak nedeniyle hava exsolving için deneyde kabarcıklarının oluşumunu engeller. </li><li> Sırasıyla, yoğun alt tabaka ve hafif bir üst katman sıvısı hazırlamak için kullanılacak iki ayrı kaplar, A ve B, eşit hacimlerde damıtılmış suyun ayırın. </li><li> Yoğun alt tabakanın ex-situ hazırlanması. Kabının içeriği için: <ol><li> litresi başına NaCI (yaklaşık 25 g su litresi başına 0.43 mol NaCI konsantrasyonu elde etmek için NaCl ilavesu) gerekli olacaktır; </li><li> Alt tabaka kabına 0.33 g kırmızı ve mavi su izleme boyalar ekleyin (örneğin Cole-Parmer 00295-16--18); </li><li> 0.1 g ilave edin -1 floresein sodyum. Not: Alt tabaka artık olabilir görünüm opak yaklaşık 1012,9 ± 1,2 kg m 3 arasında bir yoğunluğa sahip olacaktır. </li></ol></li><li> Işık üst tabakanın ex-situ hazırlanması. Kap B içeriği için: <ol><li> Su litresi başına MnCl2 (litre suya MnCI2, yaklaşık 12 g), 0.06 mol bir konsantrasyon elde etmek için MnCl2 tuz ilave edilir. Not: Üst tabaka görünüm saydam olması ve yaklaşık 998,2 ± 0.5 kg m 3 arasında bir yoğunluğa sahip olacaktır. </li></ol></li><li> Arzu edilen viskoziteye ulaşılana kadar sıvı tabakaların viskozitesini değiştirmek için, her bir katman eşit miktarlarda gliserol C3 H 8 O 3 ekleyin. Tipik viscositiearalığında 1.00 × 10 -3 s yalan - 21.00 × 10 -3 Pa. Her bir katmanın viskozitesi aynıdır. NOT: Gereken kadar karışımlar güvenli bir şekilde ayrı kaplarda muhafaza edilebilir. </li><li> Yoğunluk tabakalaşma ex-situ hazırlanması. <ol><li> Silindir biçimindeki iç tanka kabının içeriği 300 mL (Şek. 2). </li><li> Konteyner B sıvıdaki yüzdürme teknenin sünger daldırın. NOT: (2.1.6.2) işlem süresi duyarlı Sonuçta mıknatıs ve aydınlatma, kayıt ve mekanik mekanizmalar hazır olana kadar, yani başka adımları uygulayın yoktur. </li><li> Dikkatle iç silindirik tank içinde yoğun sıvı tabakasının üstüne flotasyon tekne koyun, damlama durduğunda, konteyner B dışarı yüzdürme tekne kaldırın ve. </li><li> Bir akış hızında flotasyon tekne konteyner B ışık tabakalı sıvı ekleme başlayın3 mL / dakika. yüzdürme tekne iki katman arasındaki ara uzakta asansörleri yavaş yavaş bu akış hızını artırır. Arabirim sıvı akışı artan ivme ile rahatsız, ancak bu süreç en fazla 20 dakika alır yeterince hızlı olmadığını yavaş yeterince akış hızını korumak. Üst tabaka sıvı 320 mL içeren kadar doldurarak devam edin. Not: Alt tabaka yaklaşık 33 mm&#39;lik bir derinlikte olacaktır, ve üst tabaka, yaklaşık 39 mm derinlikte olacaktır. </li><li> Dikkatle her tabakanın tabaka kalınlıkları, eşit olduğu gibi, üst tabaka içine Lucite kapağının alt. akışkan ve hava hava altında tuzak sağlanması, kanama deliklerinden akmasına izin verin. Lucite kapağın üstüne bir katman (yakl. 6 mm) berrak ışık tabakası sıvı gözlemleyin. NOT: İşlemin başarılı olmuşsa aralarında keskin bir arayüz ile eşit derinlikte sıvı iki kat olacak. arayüzde difüzyon tabakasının kalınlığı en az 2 m olacaktırBu aşamada m. </li></ol></li><li> 6 mm iç tankın lucite kapağının üstünde bir yüksekliğe kadar berrak distile su ile dış doldurun. gözlemleyerek kare-on iç silindir tankı kaynaklanan hiçbir eğrilik kaynaklı paralaks olacak Upon. NOT: Her tabakada sıvı sürekli bu noktada arayüzü üzerinden difüzyon olduğundan, aşağıdaki adımlara hemen geçin. </li></ol></li><li> tabakalaşma spin-up <ol><li> platformda deneysel tankı yerleştirin. </li><li> mıknatıs, parça ve konumda tutma pin anahtar deliği delikten tahrik milinin delik bakır silindir ile düzenleme yerleştirin. Tank uzakta (60 cm) sıvıların manyetik kuvvetler bu pozisyonda ihmal edilebilir şekilde mıknatıstan olduğundan emin olun. NOT: tabakalaşma içeren deneysel tankı Taşıma birkaç zorluklar sunar; Uzun, düşük genlikli, sloshing dalgalar th yürüyerek kurmake tankı üst katman yüzen zaman elde arayüzü kalitesi üzerinde önemsiz bir etkiye sahip, uzak bozulacaktır. </li><li> Iplik-up sıvıyı istenen dönme oranı, 0.002 rad s -2 dönme hızını artırarak, motora açın. 60 dk - 16 rotasyon oranları için spin-up süresi sipariş 20 dakika oldu. NOT: Kullanılan en hızlı dönme hızı 13.2 Rad s -1 oldu. </li></ol></li></ol> Deney 3. Yürütme <ol><li> Mıknatıs 1.2 T bir alan gücünü belirten ve istikrarsızlık alan degrade başlatıldığı hangi yükseklikte ki (grad B 2) olduğundan emin olun B manyetik indüksiyon olduğunu / 2 = -14,3 T 2 m -1, . </li><li> Video kamera tahrik mili en alt konumunda olduğunda, her iki deney yandan görünüşüdür odak, ya da bir plan görünüşüdür ayna pl ile odak olacak şekilde yerleştirilmiş olduğundan emin olunDeneme yukarıdaki aced. </li><li> Emin olun ortam aydınlatma kamera tarafından yakalanan görüntünün hiçbiri doymuş şekilde doğru seviyelerde olduğunu, ancak tam yanıt (0-255 aralığında gri tonlama yoğunluklarda) kullanılması. </li><li> Video kaydını (240 fps) başlar. kayıt fonksiyonunu çalışırken kamerayı hareket önlemek için uzaktan kumandayı kullanın. </li><li> dönerken manyetik alan içine, tank inmeye izin tutma pimini çıkarın. </li></ol> 4. Sıfırlama Deney <ol><li> Deneysel teçhizat Reset <ol><li> Video kaydını durdurmak için uzaktan kumandayı kullanın. </li><li> diske film dosyasını kaydedin. </li><li> Bu durma yavaşlatır ve böylece elle motora gerilimi daha düşük. dökülen önleyecek şekilde yavaş yavaş bu gerçekleştirin. </li><li> mıknatıs deneysel düzenleme çıkarın. </li><li> uygun karışık sıvı katmanları atınız (Manganez Klorür Tetrahidrat MSDS&#39;i bakınız). </li><li> (O suyla durulayın tankıtuzların tüm izleri yıkanıp edilene kadar), distile edilmesi gerekmez. sıvılar doğrudan cilt temasından kaçının. </li><li> Resim Tortu, daha sonraki deneyler kontamine olabilir bırakılır sağlamak için kağıt mendil ile dikkatli bir şekilde tankı kurutun. </li></ol></li></ol> 5. Görüntü İşleme <ol><li> her film karesinden bireysel imajları ve .png biçiminde kayıpsız olarak kaydedin. Örneğin platform ya da bakır silindir, her bir karenin istenmeyen alanları maske dışına. </li><li> Ayrı bir hızlı Fourier dönüşümü kullanılarak istikrarsızlık başladıktan sonra 2 s boyunca her görüntü karesi, iki boyutlu otomatik bağıntı fonksiyonunu 16 hesaplayın. , Minimum değerlerini de kaydedin ortalama ve deney dönüş hızı ve sıvı katman viskozitesi için gözlenen dalga boyu en fazla bir değer. </li></ol>

<ol><li>Lewis, D. J. <a target="_blank" href="https://www.jstor.org/stable/98515?seq=1#page_scan_tab_contents">The instability of liquid surfaces when accelerated in a direction perpendicular to their planes. II.</a> Proc. Roy. Soc., A. 202, 81-96 (1950).</li>
<li>Read, K. I. <a target="_blank" href="https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:24064105">Experimental investigation of turbulent mixing by Rayleigh-Taylor instability.</a> Physica D. 12, 45-58 (1984).</li>
<li>Dimonte, G., Schneider, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turbulent+Rayleigh-Taylor+instability+experiments+with+variable+acceleration%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Turbulent Rayleigh-Taylor instability experiments with variable acceleration.</a> Phys. Rev. E. 54, 3740-3743 (1996).</li>
<li>Dalziel, S. B. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/222484421_Rayleigh-Taylor_instability_experiments_with_image_analysis">Rayleigh-Taylor instability : experiments with image analysis.</a> Dyn. Atmos. Oceans. 20, 127-153 (1993).</li>
<li>Jacobs, J. W., Dalziel, S. B. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/237134510_Rayleigh-Taylor_instability_in_complex_stratifications">Rayleigh-Taylor instability in complex stratifications.</a> J. Fluid Mech. 542, 251-279 (2005).</li>
<li>Linden, P. F., Redondo, J. M., Youngs, D. L. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/231972595_Molecular_mixing_in_Rayleigh-Taylor_instability">Molecular mixing in Rayleigh-Taylor instability.</a> J. Fluid Mech. , 97-124 (1994).</li>
<li>Lord Rayleigh, <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1112/plms/s1-14.1.170/full">Investigation of the Character of the Equilibrium of an Incompressible Heavy Fluid of Variable Density.</a> Proc. Lon. Math. Soc. 14, 170-177 (1883).</li>
<li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/201/1065/192">The instability of fluid surfaces when accelerated in a direction perpendicular to their planes. I.</a> Proc. Roy. Soc., A. 201, 192-196 (1950).</li>
<li>Limat, L., Jenffer, P., Dagens, B., Touron, E., Fermigier, M., Wesfreid, J. E. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/016727899290160O">Gravitational instabilities of thin liquid layers: dynamics of pattern selection.</a> Physica D. 61, 166-182 (1992).</li>
<li>Gelfand, J. D., Slane, P. O., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/703/2/2051/meta">A Dynamical Model for the Evolution of a Pulsar Wind Nebula Inside a Nonradiative Supernova Remnant.</a> Astrophys. J. 703, 2051-2067 (2009).</li>
<li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="https://www.jstor.org/stable/94126?seq=1#page_scan_tab_contents">Experiments on the Motion of Solid Bodies in Rotating Fluids.</a> Proc. Roy. Soc., A. 104, 213-218 (1923).</li>
<li>Proudman, J. <a target="_blank" href="http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/92/642/408">On the Motion of Solids in a Liquid Possessing Vorticity.</a> Proc. Roy. Soc., A. 92, 408-424 (1916).</li>
<li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/93/648/99">Motion of Solids in Fluids when the Flow is not lrrotational.</a> Proc. Roy. Soc., A. 93, 99-113 (1917).</li>
<li>Carlès, P., Huang, Z., Carbone, G., Rosenblatt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rayleigh-Taylor+Instability+for+Immiscible+Fluids+of+Arbitrary+Viscosities%3A+A+Magnetic+Levitation+Investigation+and+Theoretical+Model%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Rayleigh-Taylor Instability for Immiscible Fluids of Arbitrary Viscosities: A Magnetic Levitation Investigation and Theoretical Model.</a> Phys. Rev. Lett. 96, 104501(2006).</li>
<li>Huang, Z., De Luca, A., Atherton, T. J., Bird, M., Rosenblatt, C., Carlès, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rayleigh-Taylor+Instability+Experiments+with+Precise+and+Arbitrary+Control+of+the+Initial+Interface+Shape%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Rayleigh-Taylor Instability Experiments with Precise and Arbitrary Control of the Initial Interface Shape.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 204502(2007).</li>
<li>Baldwin, K. A., Scase, M. M., Hill, R. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Inhibition+of+the+Rayleigh-Taylor+Instability+by+Rotation%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">The Inhibition of the Rayleigh-Taylor Instability by Rotation.</a> Sci. Rep. 5, 11706(2015).</li>
<li>Rossby, H. T. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/231879355_A_Study_of_Benard_Convection_With_and_Without_Rotation">A study of Bénard convection with and without rotation.</a> J. Fluid Mech. 36, 309-335 (1969).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

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 (&lt;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...

<html> 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 ölçekli ince film olayların 9&#39;dan gözlenen astrofizik ölçekli özellikleri, örneğin, yengeç nebula için: nedeniyle de ölçekte büyük ölçüde değişir pek çok akımlarında gözlenen istikrarsızlık temel doğasıpulsar rüzgarlar tarafından oluşturulan parmak benzeri yapılar görülmektedir ef &quot;&gt; 10, yoğun süpernova kalıntıları ile hızlanır. Bu ilk dengesiz yoğunluk farkı olmuştur kez Rayleigh-Taylor istikrarsızlık kontrol edilen ya da nasıl etkilenebileceği konusunda açık bir sorudur bir arayüz kurulan. bir olasılık sisteminin toplu dönüşünü ele almaktır. deneylerin amacı sistemine dönme etkisini araştırmaktır ve bu istikrar bir yol olabilir ister. Biz, çekim doğrultusuna paralel bir eksen etrafında sürekli bir rotasyona tabi olan bir iki tabakalı yerçekimsel kararsız tabakalaşma oluşan bir akışkan sistemi düşünün. Dengesiz iki-katmanlı yoğunluğu tabakalaşma göre bir karışıklık kırılma kadar herhangi bir dikey yapı eğilimi, ara yüzeyde, devrilme, örneğin girdap bölgesinin Baroklinik üretimi, yol açar. Ancak, dönen akışkan tutarlı dikey st kendisini organize etmek bilinmektedirdönme ekseni ile hizalanmış tiriyoruz &#39;Taylor, sütun&#39; 11 olarak adlandırılan. Bu nedenle soruşturma altında sistem dönme stabilize etkisi arasındaki rekabeti uğrar, dikey yapılar içine akışını organize etmek ve devrilme iki katmandan önlenmesi ve yoğun sıvı istikrar bozucu etkisi arayüzünde bir devrilme hareketi oluşturur hafif sıvı örten olduğunu . Artan dönme hızıyla daha kararlı bir yapılandırma kendilerini yeniden düzenlemek amacıyla, birbirlerine zıt anlamda, radyal olarak hareket ettirilmesi için akışkan tabakalar kabiliyeti giderek Taylor-Proudman teoremi 12, 13 tarafından inhibe edilir: Radyal hareket azalır ve istikrarsızlık geliştikçe hayata gözlenen yapılar ölçekte küçüktür. İncir. Şekil 1 istikrarsızlık geliştikçe oluşturan girdapların dönme etkisini niteliksel. İçindeSol görüntü yok rotasyon yoktur ve akış klasik dönmeyen Rayleigh-Taylor istikrarsızlığa bir tahmindir. Sağ görüntüdeki bütün deney parametreleri sistemi tankın merkezi ile hizaya dikey bir eksen etrafında döndürülmesi olması dışında sol görüntü ile aynıdır. Dönme etkisi oluşur girdapların boyutunu azaltmak için olduğu görülebilir. Bu da, dönmeyen muadili daha yavaş gelişen bir dengesizlik sonuçlanmaktadır. sıvı stres tensörünün değiştirme manyetik etki modifiye çekim alanı ile aynı şekilde hareket olarak kabul edilebilir. Bu nedenle bir kütleçekimsel istikrarlı tabakalaşma oluşturmak ve katı vücut rotasyonu içine dönmesi mümkün. gradyan manyetik alan heybetli tarafından oluşturulan manyetik vücut güçleri daha sonra yerçekimi alanını değiştirerek etkisini taklit. Bu arayüz kararsız şekilde sıvı sistemi beha işlerves, dönme altında klasik Rayleigh-Taylor istikrarsızlık gibi iyi bir yaklaşım, için. Bu yaklaşım, daha önce dönme 14, 15 olmadan iki boyutlu olarak denenmiştir. Indüklenen manyetik alan B, uygulanan manyetik alan gradyanı, vücut kuvveti sabit bir manyetik birim duyarlılık kay kare testi bir sıvıya uygulanan F = grad (χ B 2 / μ 0), ile verilmektedir B = | B | ve 0 = 4π × μ 10 -7 NA -2 serbest alan manyetik geçirgenlik olduğunu. Bu nedenle, kuvvet g çekim alanında yoğunluğu r bir akışkanın birim hacmi başına efektif ağırlık ρ g verilen her bir akışkan tabaka, etkin ağırlığı işlemek için mıknatıs düşünebilir - χ (∂ B2 / ∂ z ) / (2 μ 0).

<table><tbody><tr><td>Mavi su aydınger boyası</td><td>Cole-Parmer</td><td>00295-18</td><td></td></tr><tr><td>Kırmızı su aydınger boyası</td><td>Cole-Parmer</td><td>00295-16</td><td></td></tr><tr><td>Sodyum Klorür</td><td></td><td></td><td>>%99 saflıkta</td></tr><tr><td>Manganez Klorür Tetrahidrat</td><td></td><td></td><td>Bkz. MSDS</td></tr><tr><td>Floresein sodyum tuzu&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mıknatıs</td><td>Kriyojenik Ltd. Londra</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

manyetik kaynaklı döner rayleigh-taylor İstikrarsızlık

Magnetically Induced Rotating Rayleigh-Taylor Instability

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.

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&#39;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 ...

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.

Manyetik Kaynaklı Döner Rayleigh-Taylor İstikrarsızlık

Classical techniques for investigating the Rayleigh-Taylor instability include using compressed gasses1, rocketry2 or linear electric motors3 to reverse ...

Bu deneyin genel amacı, daha az yoğun bir sıvının üzerinde yer alan yoğun bir sıvıdan oluşan, kütleçekimsel olarak kararsız bir sistem üzerinde rotasyonun etkisini gözlemlemektir. Bu yöntem, rotasyonun stabilize edici etkisinin, yerçekiminin destabilize edici etkisiyle nasıl yarıştığı ve etkileşime girdiği gibi akışkanlar dinamiğindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana özelliği, kararlı, dönen ve iki katmanlı bir sistem oluşturabilmek ve ardından her bir katmanın etkin ağırlığını manipüle etmek için bir mıknatıs kullanarak kararsızlığı tetikleyebilmektir.Bu, deney için kullanılan düzenektir. Temel görünür bileşenler, deney tankı için dönen bir platform, onu destekleyen bir bakır silindir ve oda sıcaklığında çalışan bir delikli süper iletken mıknatıstır. Silindir, mıknatısın deliğine ve 1.8 tesla'lık bir manyetik alana iner.Bu şema, düzenek hakkında ek ayrıntılar sunmaktadır. Platformun rotasyonu, anahtar deliği şeklinde bir açıklığı olan kayıcı bir yatağı döndüren eksen dışı bir motor tarafından sağlanır. Bakır silindir, anahtar şeklindeki tahrik miline bağlıdır ve tutucu pim çıkarıldığında kendi ağırlığıyla aşağı iner.Komple kurulum, aydınlatmayı ve görüntüleri yakalamak için uzaktan kumandalı bir kamerayı içerir. Tank platform üzerindeki konumuna yerleştirildikten sonra, tahrik milini en alt konumuna getirin. Video kamerasının deney alanını odaklanmış ve uygun şekilde aydınlatılmış olarak gördüğünden emin olun.Deneye hazırlanmak için, platformu ve bakır silindiri en yüksek konumlarına getirin. Silindiri tutma pimiyle sabitleyin. Diğer tüm ayarlar tamamlandıktan sonra, deneye hazırlamak için tankı çıkarın.Bir laboratuvar tezgahında, tank için sıvıları hazırlamaya başlayın. Yoğun katman için, 250 milliliters oda sıcaklığında distile su ile başlayın ve suya yaklaşık 6.25 grams sodyum klorür ekleyin. Hafif üst katmanın bileşenleri; 325 milliliters oda sıcaklığında distile su ile birlikte manganez klorür ve kırmızı ve mavi su izleme boyalarıdır.Hazırlığı tamamlamak için küçük bir miktar sodyum fluroresein ekleyin. İki sıvı artık deney için hazırdır. Tabakalı sıvılar, üzerine uygun bir lucite kapak takılabilen şeffaf silindirik bir kapta tutulacaktır.Kapak, sıvı ve havanın geçişine izin veren tahliye deliklerine sahiptir. Kabın ve sıvıların yanı sıra, kullanıma hazır bir yüzdürme teknesi bulundurun. Yüzdürme teknesi, sünger taban üzerinde stiren duvarlardan oluşur.İç kısmının tabanı güçlü pelür kağıdı ile kaplanmalıdır. Tekne, yanlara değmeden deney tankına kolayca sığabilmelidir. Deneyi gerçekleştirmeye hazır olduğunuzda sonraki adımlara geçiniz.Yüksek yoğunluklu sıvı ile başlayın ve bunu tanka eklemeye başlayın. 300 milliliters eklendiğinde durun. Ardından, düşük yoğunluklu sıvı için bir klempe ve tüple birlikte bir besleme tankı hazırlayın.Üst tank en az 350 mililitre kapasiteye sahip olmalı ve klemans sıvı akışının kontrol edilmesine olanak sağlamalıdır. Üst tanka düşük yoğunluklu sıvı ekleyerek işleme devam edin. Ardından, sıvının yüksek yoğunluklu sıvı yüzeyinin yakınına salınmasına izin vermek için üst tankı deney tankının üzerine monte edin.Yüzdürme teknesini yüksek yoğunluklu sıvı yüzeyine yerleştirin. Yüzdürme teknesine düşük yoğunluklu sıvı eklemek için üst tanktaki klampseyi ayarlayın ve dakikada yaklaşık üç mililitre ekleme yapın. Zamanla, düşük yoğunluklu sıvı sünger aracılığıyla yayılım göstererek yüksek yoğunluklu sıvının üzerinde hafif bir sıvı tabakası oluşturur.Tekne arayüzden uzaklaşırken, akış hızını kademeli olarak artırın. Besleme tankı boşalana kadar doldurmaya devam edin. Sıvı tamamen sifonlandığında, damlamayı en aza indirmek için yüzdürme teknesini yavaşça çıkarın ve deney tankının kapağını getirin.Kapağı yerine yerleştirin ve üst sıvı katmanına doğru indirmeye başlayın. Her bir katmanın derinliği eşitlendiğinde ve hapsolmuş hava kabarcığı kalmadığında durun. İşlem başarılı olduğunda, aralarında keskin bir ara yüz bulunan eşit derinlikte iki sıvı katmanı oluşacaktır.Lucite kapak üzerinde ayrıca düşük yoğunluklu bir sıvı tabakası olacaktır. Deneyi gerçekleştirmek için hızlı hareket edin ve tankı dikkatlice aparata taşıyın. Deney tankını, mıknatıstan uzak tutarak platformun üzerine yerleştirin.Motoru çalıştırın ve istenen hıza ulaşana kadar güç kaynağı voltajını artırarak dönüş hızını yavaşça yükseltin. İstenen dönüş hızına ulaşıldığında, video kaydını başlatın ve sabitleme pinini çıkarmak için uygun konuma geçin. Hazır olduğunuzda pini çıkarın ve tankın manyetik alana inmesine izin verin.Bu görüntüler, dört farklı dönme hızı için sıvı arayüzünün anlık görüntüleridir. Her bir sütun farklı bir zamana karşılık gelir ve yarım saniyelik artışlarla ilerler. Erken zamanlarda, örneğin bir saniyelik işaretlemede, her dönme hızı için arayüzde baskın bir uzunluk ölçeğine sahip bir pertürbasyon vardır.Rotasyon hızı arttıkça, yılan benzeri yapıların genişliği azalır. Bu görüntüler, değişen akışkan viskozitesi ve sabit bir rotasyon hızıyla gerçekleştirilen bir dizi deneyden alınmıştır. Her bir sütun farklı bir zamana karşılık gelmektedir.Viskozite düşük değerlerden yüksek değerlere doğru arttıkça, kararsızlığın gözlemlenen uzunluk ölçeği de artar. Baskın radyo dalga boyunun dönme hızının bir fonksiyonu olarak grafiğe dökülmesiyle, kararsızlık ölçeği için daha düşük bir eşik gözlemlenebilir hale gelir. Suyun yaklaşık viskozitesine sahip akışkan tabakaları için elde edilen bu verilerde, yaklaşık saniyede dört radyanlık dönme hızlarının üzerinde, alt eşik yaklaşık altı milimetredir.Bu teknik bir kez kavrandığında, uygun şekilde yürütülürse bir saat içinde tamamlanabilir.

magnetically-induced-rotating-rayleigh-taylor-instability

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), operasyon sırasında proses ekipmanları etkinliğini değerlendirmek için güçlü bir araç sağlar. Biz statik karıştırıcı karıştırma görselleştirmek için MRG kullanımı tartışıyorlar. Bu uygulama, kişisel bakım ürünleri ile ilgili, ancak, gıda, kimyasal, biyokütle ve biyolojik sıvılar geniş bir yelpazede uygulanabilir.

Manyetik Rezonans Görüntüleme kullanarak Karışım miktarının

Stenozlu arter eğriliklerindeki stent implantlar, stentlerin tam transvers kırığı ve kırık parçaların doğrusal yer değiştirmesini içeren "Tip IV" başarısızlıklara eğilimlidir. Kavisli bir arter modelinde, klinik olarak anlamlı "Tip IV" stent arızalarının aşağısında ikincil akım (vortikal) yapıların tespiti için bir protokol sunuyoruz.

180 ° Kavisli Arter Testi Bölüm Model Tip IV Stent Başarısızlık Mansap İkincil Akış Yapıların Deneysel İncelenmesi

Burada, bir mikroakışkan cihazda karıştırma homojenliğini ölçmek için mikro ölçekli schlieren tekniğini kullanan bir prosedürü açıklıyoruz. Kalibrasyon yoluyla, konsantrasyon gradyanının dağılımı mikro-schlieren görüntüsünden türetilebilir.

Mikro Schlieren Tekniği ile bir mikroakışkan Aygıt karıştırma homojen Analizi

Türbülanslı sıvı akışındaki hizalamaları ve dönüşleri aynı anda birden fazla video görüntüsünden ölçülebilen krikolar, haçlar, tetradlar ve triadlar şeklinde anizotropik parçacıklar üretmek için 3D baskı kullanıyoruz.

Oryantasyon ve dönme hızının ölçülmesi yöntemleri türbülansına tanecikler 3D basılmış

Yüksek çözünürlüklü bir Coulomb patlama görüntüleme kurulumu kullanarak bir moleküler dönme dalga paketinin gerçek zamanlı bir filmini oluşturmak için bir protokol sunuyoruz.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

Yeni başlayan parçacık hareket tek bir boncuk tortu yatak geometriye Laminer türbülanslı akış için bir fonksiyonu olarak karakterize için iki farklı yöntem sunulmaktadır.

Görsel olarak bağlı normal yüzeylerde yeni başlayan parçacık çekimde karakterizasyonu: çalkantılı koşullarına Laminer üzerinden

Bu el yazması itibariyle Yerel anlık konvektif ısı transfer katsayıları tek veya iki aşamalı boru akışı ölçme amaçlı yöntemleri açıklar. Uzunluğu ve sabit bir hızda hareket uzun (taş) hava kabarcığı yayılma hızı belirlemek için basit bir optik yöntem de sunulmaktadır.

Yerel anlık konvektif ısı transferi boru - tek ve iki aşamalı akış ölçümleri

Burada, birbirine bağlı Coriolis kuvvet ve döndürme-yüzdürme etkileri tam alan ısı transferi dağıtımlarında dönen bir kanal ayırımı için deneysel bir yöntem mevcut.

Uncoupling Coriolis kuvveti ve tam-alan ısı üzerinde dönen yüzdürme etkileri dönen bir kanal özelliklerini aktarma

Fotonik bant yapısı, sınırlı elektromanyetik modların fotonik kristal içinde nasıl yayDığını anlamanızı sağlar. Manyetik elementleri içeren fotonik kristallerde, bu tür sınırlı ve rezonanslı optik modlara gelişmiş ve modifiye edilmiş manyeto-optik aktivite eşlik eder. Fourier uzay mikroskobu ile manyeto-optik bant yapısını çıkarmak için bir ölçüm prosedürü tanımladık.

Fotonik Nanoyapıların Spektral ve Açı Çözümlü Manyeto-Optik Karakterizasyonu

İki kabarcık arasındaki birleşme tekniğine dayanan tek, sıkışmış bir akustik kabarcığın şekil salınımlarını kontrol etmek için hızlı ve güvenilir bir teknik önerilmektedir. Kararlı durum, simetri kontrollü kabarcık şekli salınımları, kabarcık arayüzünün yakınında üretilen sıvı akışının analizine izin verir.

Akustik Levitasyon Sisteminde Küresel Olmayan Kabarcık Salınımları ile Mikroakışın İndüksiyonu

Keşfedin, manyetik alan kullanarak dönen iki katmanlı sıvı sistemlerinde Rayleigh-Taylor istikrarsızlığını nasıl tetikleyeceğinizi. Bu yöntem, dönüş ve yerçekimi etkileşimlerini inceleyen akışkanlar dinamiği araştırmaları için değerlidir.

Manyetik Kaynaklı Döner Rayleigh-Taylor İstikrarsızlık

Daha fazla video keşfet