Diffusive konveksiyon merdiven yapıların evrimi

Bu yöntem, difüzif konveksiyonlu merdiven yapılarının dinamik süreçlerindeki üretim, gelişme ve kaybolma gibi temel sorunları keşfetmek için kullanılabilir. Mevcut deney düzeneğiyle, doğrudan okyanusta gözlemlemek imkansız olmasa da çok zor olan difüzif konveksiyonun evrimini açıkça görebiliriz. Çalışma tankının bileşenlerini toplayın.

Bunlara bakır üst ve alt plakalar ve akrilik yan duvar tertibatı dahildir. Üst plaka elektrolizle kaplanmıştır ve tüplerle erişilebilen bir su haznesini çevreler. Ayrıca termistörler için yerleri vardır.

Alt plaka ayrıca elektrolizle kaplanmıştır ve termistörler için yuvalara sahiptir. Bir ısıtma yastığı içerir. Bakır plakaları ve akrilik yan duvarları dikkatlice temizlemek için damıtılmış su kullanın.

Bittiğinde, su geçirmez olduğundan emin olmak için tankı vidaları kullanarak monte edin. Tamamlanan bu tank 257 milimetre uzunluğunda ve yüksekliğinde ve 65 milimetre genişliğindedir. Optik bir masada, paslanmaz çelik bir destek çerçevesi kurun.

Çerçevenin üstüne bir yalıtım levhası yerleştirin. Her şey yerindeyken, monte edilmiş tankı levhanın üzerine yerleştirin. Termistörleri üst ve alt plakalara yerleştirin ve bunları veri toplama sistemine bağlayın.

Bir termistör, içine yerleştirildiği plakanın sıcaklığını izler. Ardından, bir probu monte etmek için hassas bir dikey çeviri aşamasını yerine getirin. Üst plakadan, tanka mikro ölçekli bir iletkenlik ve sıcaklık aleti sensörü yerleştirin.

Enstrümanı hassas çeviri aşamasına sabitleyin. Şimdi, sensör veri toplama ve termistör okumaları için yazılım kurun. İletkenlik ve sıcaklık sensörünün konumunu ayarlamak için tanka geri dönün.

Sensörün başlangıç konumunu en düşük noktasına, burada, tankın tabanının 20 milimetre yukarısına ayarlayın. Ardından, deney için çeviri aşaması için hareketin parametrelerini ayarlayın. Deneyi izlemek için gölge grafiği tekniğini kullanın.

Bunun için, tankın bir tarafının dışına bir parça aydınger kağıdı yapıştırın. Tankın karşı tarafına, yaklaşık beş metre uzağa bir ışık kaynağı yerleştirin. Neredeyse birleştirilmiş bir ışın üretmek için, ışık kaynağı olarak dar bir ışın LED'i kullanın.

Işın yolundaki aydınger kağıdının yaklaşık bir metre önüne yüksek hızlı bir video kamera yerleştirin. Lamba ve video kamera açıkken, net bir görüntü için konumlarını ayarlayın. Çalışma sıvısı için iki özdeş dikdörtgen tank elde edin.

Tanklar, çalışma tankı ile aynı boyuttadır. 10 santimetre uzunluğunda, kenetlenmiş esnek bir tüp ile tabanlarında birleştirin. İki tankı aynı yüksekliğe yerleştirin.

Bir tankın içinde elektrikli karıştırıcı olacak şekilde düzenleyin. Ardından, 50 santimetrelik esnek bir tüpü peristaltik bir pompaya sıkıştırın. Tankı karıştırıcı ile çalışma tankına birleştirmek için boruyu kullanın.

Karıştırıcı olmayan tankı kilogram konsantrasyonu başına 60 gramlık tuzlu su çözeltisi ile doldurun. Diğer tankı eşit hacimde gazı alınmış tatlı su ile doldurun. Tanklar dolduktan sonra bağlantı borusunun kelepçesini açın.

Karışım suyunu elektrikli karıştırıcı ile sürekli olarak homojenize edin. Peristaltik pompa ile çalışma tankındaki akış hızını kontrol edin. Çalışma tankının dolması ve deneye hazır hale gelmesi yaklaşık üç saat sürer.

Bir deney için, üst plaka sınır koşullarını ayarlamak için soğutmalı bir sirkülatör kullanın. Üst plakada, sekiz yumuşak plastik tüp kullanarak su haznesini soğutmalı sirkülatöre bağlayın. Sirkülatörde, üst plakanın sıcaklığını oda sıcaklığına ayarlayın.

Şimdi, alt plakanın ısıtma yastığını bir DC güç kaynağına bağlayın ve güç seviyesini ayarlayın. Akış düzenini kaydetmek için video kamerayı açın. Sıcaklık ve tuzluluk verilerini izlemeye başlayın.

Ardından, sensörün dikey hareketini başlatın. Son olarak, çalışma sıvısı sınır koşullarını elde etmek için soğutmalı sirkülatörü ve DC güç kaynağını açın. Bu, üst plaka oda sıcaklığındayken ve alt plaka ısıtılırken çekilen bir gölge grafiği görüntüsü örneğidir.

Görüntüde sıvı yoğunluğunun homojen olduğu üç konveksiyon katmanı vardır. Büyük yoğunluk gradyanlarının bulunduğu üç arayüz katmanı da vardır. Bu yoğunluk dalgalanma profili, arayüzlere karşılık gelen üç tepe noktasına sahiptir.

İşte difüzif konveksiyon merdiveni ile ilişkili katman oluşumunu, gelişimini ve kaybolmasını ortaya çıkaran zaman içindeki yoğunluk dalgalanma profilinin evrimi. Sıcaklık profili ve tuzluluk profili, sistemin zaman içindeki evriminin diğer görünümlerini sağlar. Bu profillerde, her sürekli satır 404 saniye boyunca toplanan verileri temsil eder.

Sıcaklık profilindeki veri kümelerinin her biri bir öncekinden 1,5 santigrat derece ile dengelenir. Tuzluluk profili için, her veri seti bir önceki setten kilogram başına üç gram ile dengelenir. Bu yöntem aynı zamanda okyanuslardaki küresel okyanus dolaşımı, karışık tabaka derinleşmesi ve hidrotermal tüy patlaması gibi diğer fenomenleri simüle etmek için de uygulanabilir.

Bu prosedürü denemek isterseniz, sensörün alt plakaya çarpmasını önlemek için lütfen başlangıçta iletkenlik ve sıcaklık sensörlerini çeviri aşamasının en düşük konumuna ayarlamayı unutmayın. Sunulan sonuçlarla, katman kalınlığının, ısı akışının yeni parametrelendirmesini daha da geliştirebilir ve difüzif konveksiyonda yayılma ekleyebiliriz, bu da fiziksel oşinografi topluluğunun okyanus uygulamasındaki fenomenleri incelemesinin yolunu açacaktır.