فهم آثار التذبذب والتشعب في الحمل الحراري الحراري مهم لدراسة تدفق غير خطي قوي في الفضاء. ونظراً لمحدودية موارد الفضاء وظروفه، ينبغي أن تكون الحمولة التجريبية صغيرة الحجم وخفيفة الوزن وأن تكون لديها قدرات مضادة للاهتزازات. ويمكن للاختراقات التكنولوجية الفضائية، مثل إجراء صيانة سطحية سائلة وحقن السائل بدون فقاعات، أن تزيد من تعزيز القدرة التقنية لتجارب الجاذبية الصغرى في فيزياء السوائل.
إن مراقبة انتقال الحمل الحراري، وتذبذب درجة الحرارة، وتشوه سطح السائل يتطلب استخدام الثيرموكوبات كاميرا حرارية تحت الحمراء، ومستشعر إزاحة. وسوف يكون هذا الإجراء وانغ جيا وو دي ، وهو ليانغ ، والفنيين من مختبري. تبدأ ببناء بركة سائلة من النحاس الحلقي يبلغ قطرها 4 ملليمترات وقطرها الخارجي 20 ملليمتراً وارتفاعها 12 ملليمتراً.
استخدم صفيحة بولسولفون قطرها 20 ملليمترًا كقاع المسبح السائل، وحفر حفرة صغيرة قطرها ملليمتران قطرها ستة ملليمترات بعيدًا عن مركز اللوحة كثقب حقن سائل. أضف زوايا حادة الزاوية بزاوية 45 درجة على الجدران الجانبية الداخلية والخارجية، وطبق سائلًا مضادًا للزحف على الجدران الداخلية والخارجية على ارتفاع يزيد عن 12 ملليمترًا. بعد ذلك، حدد المناسبة منخفضة اللزوجة سيليكون النفط كسائل العمل، وتسخين السائل إلى 60 درجة مئوية.
لتصريف أي غاز من النفط، وتطبيق أقل من 150 باسكال من الضغط لمدة ست ساعات، تليها كنس نظام التخزين السائل حتى يصل الضغط إلى أقل بقليل من 200 باسكال. ثم، وتخفيف صمام للسماح للنفط سيليكون لملء في اسطوانة فراغ دون الغاز. لإعداد نظام الحقن للسائل العامل، حدد محرك خطوة لدفع حقن وشفط السائل، وتطبيق صمام اللولبي للسيطرة على مفتاح التشغيل / إيقاف نظام الحقن.
استخدام مشترك عالمي لتوصيل المحرك خطوة إلى اسطوانة السائل، واستخدام أنبوب قطرها أربعة ملليمتر الخارجي لربط تباعا اسطوانة السائل، صمام اللولبي، وحقن ثقب. لإنشاء نظام القياس، ضع ستة ثيرموكوبول داخل بركة السائل لقياس درجات الحرارة في نقاط مختلفة، كما هو موضح في الشكل. ضع كاميرا الأشعة تحت الحمراء فوق السطح السائل مباشرة، وتناوب العدسة لضبط التركيز وجمع معلومات حقل درجة الحرارة على سطح خالية من السوائل.
ضبط جهاز استشعار النزوح لقياس إزاحة نقطة معينة من الفائدة على سطح السائل، واستخدام كاميرا CCD للتركيز على سطح السائل. ثم، تسجيل تغيير السطح الحر. لبدء التجربة، ابدأ تشغيل برنامج التحكم في التجربة، ثم قم بتشغيل زر الطاقة.
لإجراء الحقن السائل، ضع 12 فولت على صمام اللولبي لفتح الصمام. بعد ذلك، قم بتشغيل زر المحرك لبدء تشغيل المحرك في خطوة قدرها 2.059 ملليمتر لحقن 10، 305 ملليلتر من زيت السيليكون في بركة السائل. عندما تم تسليم كل من النفط، إيقاف قوة صمام اللولبي لإغلاق صمام اللولبي.
من أجل إجراء التدفئة الخطية، تعيين درجة الحرارة المستهدفة التدفئة إلى 50 درجة مئوية، ودرجة الحرارة المستهدفة التبريد إلى 15 درجة مئوية، ومعدل التدفئة إلى 0.5 درجة مئوية في الدقيقة. لجمع البيانات، تعيين تردد أخذ العينات من التصوير بالأشعة تحت الحمراء إلى 7.5 هرتز، وتواتر ثيرموبلي ومستشعر النزوح إلى 20 هرتز، وتردد CCD إلى 24 هرتز. عندما يتم تعيين كافة المعلمات، انقر فوق زر نظام جمع البيانات، ثم مراقبة درجة الحرارة، والإزاحة، وغيرها من المعلومات التي تهم برامج الكمبيوتر.
في نهاية التحليل، إيقاف تشغيل الطاقة. وقد أدمجت هذه الأساليب النموذجية والقياس التجريبية في هذه الحمولة على الساتل SJ-10. يتم الانتهاء من 23 تجارب الجاذبية الصغرى على الحمل الحراري الموجي السطحي.
في هذه الصور الحرارية بالأشعة تحت الحمراء لتوزيعات درجة الحرارة على سطح خال من السوائل في الحمل الحراري الحراري، يمكن ملاحظة مجموعة متنوعة من أنماط التدفق المتذبذب، بما في ذلك التذبذبات الشعاعية وفي اتجاه عقارب الساعة والدورات عكس اتجاه عقارب الساعة. في هذه التجربة التمثيلية، زادت درجات الحرارة داخل السائل خطياً مع ارتفاع فرق درجة الحرارة، مع تذبذب مجال درجة الحرارة بشكل دوري بمجرد تجاوز فرق درجة الحرارة عتبة معينة، مما يشير إلى أن الحمل الحراري للرأس الحراري تطور من حالة ثابتة إلى حالة متذبذبة. وبالإضافة إلى ذلك، نمت سعة درجة الحرارة المتذبذبة مع تطور مجال التدفق، كما هو مبين في هذا التحليل الطيفي، مما يبين أن تردد التذبذب الحرج كان 0.064 هرتز.
وعلى الرغم من ضعف الحمل الحراري للطفو في النظام الأرضي الصغير النطاق، فإن التدفق لا يزال اقتراناً بين الحراريات الحرارية والاختصاص الحراري، مع نتائج مختلفة لوحظت في نتائج التجارب الفضائية، مقارنة بالنتائج التي تم الحصول عليها في التجارب الأرضية. وبمقارنة عدد كبير من بيانات التشوه للسطح الخالي من السوائل الذي يقاس بمستشعر التشريد وبيانات درجة حرارة السائل الذي يقاس بواسطة اللواء الحراري، لوحظ أيضا أن تشوه السطح ومجال درجة الحرارة في السائل بدأ يتذبذبان في نفس الوقت وبنفس التردد. هذه التكنولوجيات الرئيسية اثنين، والحفاظ على سطح السوائل وحقن السوائل دون تشكيل فقاعة، تلعب أدوارا أساسية في البحوث الفضائية التجربة.
ونأمل أن يوفر العمل الحالي أساسا علميا ودعما تقنيا للمشاهدين المهتمين بمحاولة هذه التقنيات.
