طراحی و ساخت دستگاه آشکارساز ناپایداری ریلی – تیلور به منظور بررسی مفهوم طول موج بحرانی

ناپایداری ها، الگوهای تکرار شونده سیالات می باشند که در واقع واکنش سیال به یک عامل ناپایدارکننده است یکی از مهم ترین ناپایداری ریلی - تیلور است. اهمیت این ناپایداری از آن جایی نشات می گیرد که امکان رخداد ساده ای دارد و می تواند مولد هر وضعیت مغشوشی باشند. ناپایداری ریلی تیلور از دو سیال از چگالی متفاوت تشکیل می گردد به نحوی که سیال با چگالی سنگین تر در سطح بالایی قرار گرفته و به دلیل چگالی بیشتر و شتاب گرانش به سیال سبک تر نفوذ کرده و ناپایداری را تولید می کند. به دلیل پیچیدگی و ماهیت ناپایدار بودن این پدیده، مطالعات تجربی محدودی بر روی این پدیده صورت گرفته و جبنه های مختلفی از این ناپایداری مانند طول موج بحرانی، اثر ویسکوزیته اثر تراکم پذیری هنوز ناشناخته است. بنابرین در این پژوهش، تلاش شده تا یک روش نوین و ساده به جهت آشکارسازی ناپایداری ریلی تیلور توسعه داده شود. هدف از این مطالعه، طراحی و ساخت دستگاه آشکارساز ناپایداری ریلی تیلور بوده است. مبتنی بر تئوری، اگر بتوان طول موج اغتشاش اولیه را از کم به زیاد کنترل کرد، می توان ناپایداری ریلی تیلور را در زمان مشخصی بعد از بزرگ تر شدن طول موج اغتشاش اولیه از طول موج بحرانی مشاهده نمود. دستگاه آشکارساز ریلی - تیلور طراحی شده در این پژوهش با استفاده از یک مخروط به عنوان تغییردهنده قطر، همین تئوری را اجرایی می کند. به منظور بررسی صحت عملکرد دستگاه، آزمایش های با استفاده از دو سیال آب و روغن تدارک دیده شد و نتایج تحت پردازش تصویر قرار گرفت. مقدار نرخ رشد ناپایداری در این حالت برابر با ۱/۰۲۷ واحد بر ثانیه به دست آمد. همچنین مقادیر نرخ رشد و طول موج بحرانی به ترتیب ۳/۶ درصد و ۲/۵۵ درصد تفاوت در مقدار تجربی نسبت به مقدار تجربی نسبت به مقدار تئوری داشته اند.

کلیدواژه ها:

ناپایداری سیاه ، ریلی-تیلور ، طول موج بحرانی ، نرخ رشد