RJAH acknowledges support from EPSRC Fellowship EP/I004599/1, MMS acknowledges funding from EPSRC under grant number EP/K5035-4X/1.

הערה: הציוד המשמש לניסויים מוצג באופן סכמטי באיור. 2. החלק העיקרי של מנגנון מורכב של פלטפורמה מסתובבת (300 מ&quot;מ × 300 מ&quot;מ) רכוב על גליל נחושת (בקוטר 55 מ&quot;מ) היורד תחת כובד משקלו לתוך שדה מגנטי חזק של מגנט מוליך (1.8 T) עם חדר טמפרטורה נושא אנכי. הפלטפורמה נעשית כדי לסובב באמצעות מנוע מחוץ ציר שהופך תלושות נושאות עם פתח חור מנעול. הגליל נחושת מחובר פיר מפתח בצורת כונן שמסתובב זמנית, ויורד פעם החזקת פיני מוסר. 1. הכנת ציוד Non-Standard <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סירת הנפקה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך את גודל הסירה כך שהוא מתאים בנוחות בתוך הטנק הניסיוני בלי לגעת הצדדים. הערה: ספינת ההנפקה (. ראה איור 3) מורכבת קירות קלקר ובסיס ספוג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגן על הספוג בשכבת stנייר טישו רונג. הערה: מטרת נייר הטישו היא להפיג עד כמה מומנטום אנכי מן הנוזל שפך לתוך הסירה ככל האפשר. </li></ol></li></ol> 2. הכנת הניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכין שכבות נוזלות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר מים מזוקקים לבוא עד לטמפרטורת מעבדה (22 ± 2 ° C). כ 650 מ&quot;ל נדרש עבור כל מימוש ניסיוני. הערה: כדי לאפשר את זרימת התערובת לאזן מונעת היווצרות של בועות בניסוי בשל exsolving אוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפרד את המים המזוקקים לתוך כמויות שווות בשני מיכלים נפרדים, A ו- B, אשר ישמשו כדי להכין נוזל עבור השכבה תחתונה הצפופה שכבה עליונה אור בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה אקס-באתרו של שכבה תחתונה צפופה. כדי תוכן של מיכל: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף NaCl כדי להשיג ריכוז של 0.43 mol NaCl לליטר מים (כ 25 גרם של NaCl לליטרמים יידרשו); </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 0.33 גר &#39;אדום וכחול צבעים-התחקות מים למכל השכבה התחתונה (למשל, קול-בן זוג 00,295-16 &amp; -18); </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 0.1 גרם ל -1 נתרן והעמסה. הערה: השכבה התחתונה תהיה עכשיו להיות אטום במראה יש צפיפות של כ 1012.9 ± 1.2 קילו מ -3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה אקס-באתרו של השכבה העליונה אור. לאמור מיכל B: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף MnCl 2 מלח כדי להשיג ריכוז של 0.06 mol MnCl 2 לליטר מים (כ 12 גרם של MnCl 2 לליטר מים). הערה: השכבה העליונה תהיה שקופה במראה יש צפיפות של כ 998.2 ± 0.5 קילו מ -3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לגוון את הצמיגות של השכבות הנוזלות, להוסיף גליצרול C 3 H 8 O 3 בסכומים שווים לכל שכבה עד הצמיגות הרצויה מושגת. viscositie האופייניתs שקר בטווח 1.00 × 10 -3 - 21.00 × 10 -3 אבא של. הצמיגות של כל שכבה זהה. הערה: תערובות ניתן לאחסן בבטחה במיכלים נפרדים שלהם עד לרגע השימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה אקס-באתרו של ריבוד צפיפות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת 300 מ&quot;ל של תכולת מיכל למיכל הפנימי גלילי (ראה איור. 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את הספוג של סירת ההנפקה בנוזל מהמכל B. הערה: לאחר (2.1.6.2) ההליך הוא בתקופה רגישה, ועל כן אין לבצע כל צעדים נוספים עד שכל המגנט תאורה, הקלטה ומנגנונים מכניים מוכנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרם את סירת ההנפקה מתוך המכולה B ו-, כשזה הפסיק לטפטף, למקם את סירת ההנפקה בזהירות על גבי השכבה של נוזל סמיך במכל הגלילי הפנימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתחיל להוסיף נוזל אור שכבתי מהמכל B לסירת ההנפקה בקצב זרימה של3 מ&quot;ל / דקה. בהדרגה להגדיל את שיעור הזרימה הזו כשהסירה הנפקה מרים הרחק ממשק בין שתי השכבות. לשמור על קצב איטי מספיק לזרום שהממשק אינו מופרע על ידי התאוצה המוגברת של זרימת הנוזל, אבל מהר מספיק כי תהליך זה לוקח לא יותר מ -20 דקות. שמור מילוי עד השכבה העליונה מכילה 320 מיליליטר של נוזל. הערה: השכבה התחתונה תהיה בעומק של כ 33 מ&quot;מ, ואת השכבה העליונה תהיה בעומק של כ 39 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הורד בזהירות את מכסת פייברגלס לתוך השכבה העליונה כך במעמקי השכבה של כל שכבה שווים. אפשר נוזל לאוויר לזרום דרך החורים לדמם, להבטיח כי אין אוויר לכוד מתחת. שימו שכבה (כ. 6 מ&quot;מ) של נוזל שכבת אור בהיר על גבי מכסה פרספקס. הערה: אם התהליך הצליחה תהיינה שתי שכבות של נוזל עומק שווה עם ממשק חד ביניהם. העובי של שכבת דיפוזיה על הממשק יהיה פחות מ -2 מ &#39;מ &#39;בשלב זה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את המכל החיצוני עם מים מזוקקים ברורים עד לגובה 6 מ&quot;מ מעל המכסה פייברגלס של המכל הפנימי. לאחר התבוננות מרובעת על לא תהיה פרלקסה הנגרמת עקמומיות הנובעים מיכל הגלילי הפנימי. הערה: מאז נוזלים בכל שכבה הם לשדר ללא הרף על פני הממשק בשלב זה, יש לפנות מייד את הפעולות הבאות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-אפ של ריבוד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מיכל ניסיוני על הרציף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את ההסדר עם גליל הנחושת הנישאת של המגנט, פיר הכונן דרך פתח חור המנעול במסלול ופין ההחזקה בעמדה. ודא כי המיכל הוא רחוק (60 ס&quot;מ) מן מגנט כזה כי כוחות מגנטיים על נוזלים הם זניחים בעמדה זו. הערה: נשיאת טנק ניסיוני המכיל את ריבוד מציגה מעט קשיים; משרעת ארוכה, נמוכה, גליים משתכשכים להגדיר על ידי הליכה עם המיכל הדואר יתפרק משם, שיש להם השפעה זניחה על איכות הממשק המושג כאשר צפו השכבה העליונה על. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המנוע, להגדיל את שיעור סיבוב ב 0.002 rad s -2, מסובב את הנוזל לשיעור הסיבוב הרצוי. לקבלת שיעורי הסיבוב 16 זמן הספין-אפ היה הצו 20 דק &#39;- דקות 60. הערה: שיעור הסיבוב המהיר ביותר היה בשימוש -1 s 13.2 rad. </li></ol></li></ol> ביצוע 3. ניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא המגנט מורה על עוצמת השדה של 1.2 T, וכי בשיא שבו חוסר היציבות הוא יזם את שיפוע השדה הוא (גראד B 2) / 2 = -14.3 T 2 מ -1, שבו B הוא השטף המגנטי . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי מצלמת הווידאו מסודרת כזה שכאשר פיר הכונן נמצא בעמדה הנמוכה ביותר גם בתצוגה בצד של הניסוי היא בפוקוס, או נוף תכנית הוא בפוקוס באמצעות pl במראהaced מעל הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא התאורה המפוזרת היא ברמות הנכונות, כך שאף אחד בתמונה שצולמה באמצעות המצלמה רוויה, אך שהתגובה המלאה משמשת (עוצמות בגוונים אפורות בטווח 0-255). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגין הקלטת וידאו (240 fps). השתמש בשלט רחוק כדי למנוע הזזת המצלמה תוך הפעלת פונקצית השיא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את פין ההחזקה, המאפשר הטנק לרדת, תוך כדי סיבוב, לתוך השדה המגנטי. </li></ol> 4. ניסוי איפוס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איפוס אסדת ניסיוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשלט הרחוק כדי להפסיק את הקלטת וידאו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את קובץ הסרט לדיסק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביד, להנמיך את המתח של המנוע כך שהוא מאט לנקודת קיפאון. בצע את זה בהדרגה כדי למנוע spillages. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סר הסדר ניסיוני מן המגנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השלך את שכבות נוזל המעורבות כראוי (ראה מנגנים כלוריד tetrahydrate MSDS). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המיכל עם מים (זהלא צריך להיות מזוקק), עד שכל העקבות של מלחים נשטפו. יש להימנע ממגע העור ישיר עם נוזלים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייבש את הטנק בקפידה בנייר טישו, כדי לוודא ששום שאריות שנשארו עלול לזהם בניסויים הבאים. </li></ol></li></ol> עיבוד תמונה 5. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלץ את התמונות הבודדות מתוך כל מסגרת סרט ולשמור lossless .png. להסוות את כל אזורים לא רצויים של כל מסגרת, למשל צילינדר הפלטפורמה או נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב הפונקציה דו ממדי אוטומטי מתאם 16 של כל מסגרת תמונה עבור 2 שניות לאחר תחילת חוסר היציבות באמצעות פורייה מהירה דיסקרטית מרה. רשום את המינימום, כלומר, ואת הערך מקסימאלי של הגל שנצפה עבור קצב סיבובה של הניסוי ואת הצמיגות של השכבות הנוזלות. </li></ol>

<ol>
	<li>Lewis, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+instability+of+liquid+surfaces+when+accelerated+in+a+direction+perpendicular+to+their+planes.+II.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+turbulent+mixing+by+Rayleigh-Taylor+instability.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbulent+Rayleigh-Taylor+instability+experiments+with+variable+acceleration.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+Character+of+the+Equilibrium+of+an+Incompressible+Heavy+Fluid+of+Variable+Density.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+instability+of+fluid+surfaces+when+accelerated+in+a+direction+perpendicular+to+their+planes.+I.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gravitational+instabilities+of+thin+liquid+layers:+dynamics+of+pattern+selection.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Dynamical+Model+for+the+Evolution+of+a+Pulsar+Wind+Nebula+Inside+a+Nonradiative+Supernova+Remnant.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+on+the+Motion+of+Solid+Bodies+in+Rotating+Fluids.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Motion+of+Solids+in+a+Liquid+Possessing+Vorticity.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+of+Solids+in+Fluids+when+the+Flow+is+not+lrrotational.">Motion of Solids in Fluids when the Flow is not lrrotational.</a> Proc. Roy. Soc., A. 93, 99-113 (1917).</li><li>Carl&#232;s, P., Huang, Z., Carbone, G., Rosenblatt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rayleigh-Taylor+Instability+for+Immiscible+Fluids+of+Arbitrary+Viscosities:+A+Magnetic+Levitation+Investigation+and+Theoretical+Model.">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., Carl&#232;s, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rayleigh-Taylor+Instability+Experiments+with+Precise+and+Arbitrary+Control+of+the+Initial+Interface+Shape.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Inhibition+of+the+Rayleigh-Taylor+Instability+by+Rotation.">The Inhibition of the Rayleigh-Taylor Instability by Rotation.</a> Sci. Rep. 5, 11706 (2015).</li><li>Rossby, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+B&#233;nard+convection+with+and+without+rotation.">A study of B&#233;nard convection with and without rotation.</a> J. Fluid Mech. 36, 309-335 (1969).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

ישנם שני שלבים קריטיים בתוך הפרוטוקול. הראשונה היא 2.1.6.4. אם אור השכבה הוא צף על השכבה הצפופה מדי במהירות ואז ערבוב בלתי הפיך של שתי שכבות נוזל בליל מתרחש. זה חיוני כי זה הוא נמנע וכי ממשק חד (&lt;2 מ&quot;מ) בין שתי השכבות מושגת. השלב הקריטי השני הוא 3.1.5. אם הניסוי הוא שוחרר לכי...

<html> מערכת נוזל ריבוד צפיפות מורכבת משתי שכבות ניתן לארגן בשדה הכביד או אורווה או תצורה יציבה. אם שכבת הכבד הצפופה ביסוד פחות צפופה, שכבת האור אז המערכת היא יציבה: הפרעות לממשק יציבות, שוחזר על ידי כוח הכביד, וגלים עשויים להיות נתמכים על הממשק. אם שכבת כבד שכבות שכבת האור אז המערכת אינה יציבה ו פרעות אל grow הממשק. חוסר יציבות נוזל יסוד זו היא חוסר יציבות 7 ריילי-טיילור, 8. בדיוק אותו חוסר היציבות הזה עלול להיות שנצפה מערכות שאינן מסתובבות מואצים לקראת השכבה הכבדה. בשל אופיו הבסיסי של חוסר היציבות הוא ציין בתזרים רב מאוד כי גם להשתנות במידה רבה בקנה מידה: מתופעות סרט דק בקנה מידה קטנה 9 לתכונות מידה אסטרופיסיקאליות שנצפו, למשל, ערפילי הסרטןEF &quot;&gt; 10, שבו מבנים דמויי אצבע הם נצפו, נוצרו על ידי רוחות פולסר שיואץ שאריות סופרנובה צפופות. זוהי שאלה פתוחה היא כיצד חוסר יציבות ריילי-טיילור ניתן לשלוט או משפיע פעם הבדל הצפיפות היציב הראשוני היה אפשרות הוקמה ב ממשק. אחת היא לשקול סיבוב הארי של המערכת. מטרת הניסויים היא לחקור את השפעת הסיבוב על המערכת, והאם זו יכולה להיות דרך כדי ייצוב. אנו רואים מערכת נוזל שמורכבת ריבוד יציבה דו שכבתית כבידתית כי כפופה סיבוב קבוע על ציר מקביל לכיוון הכח הכביד. הפרעות כדי ריבוד צפיפות דו שכבתית יציבה מובילות דור baroclinic של ערבוליות, כלומר, התהפכות, על קו התפר, נוטים התפרקות כל מבנים אנכיים. עם זאת, נוזל מסתובב ידוע יתארגן אנכי רח קוהרנטיתructures מיושר עם ציר הסיבוב, מה שנקרא &#39;עמודות טיילור&#39; 11. לפיכך המערכת תחת החקירה עוברת תחרות בין ההשפעה המייצבת של הסיבוב, כי מארגן את הזרימה לתוך מבנים אנכיים ומניעת שתי שכבות התהפכות, ואת ההשפעה המערערת של הנוזל הצפוף שמעל נוזל ההצתה שיוצר תנועת התהפכות על הממשק . עם שיעור סיבוב הגדיל את היכולת של שכבות הנוזלות להעביר רדיאלית, עם חוש מול זה לזה, על מנת לארגן מחדש את עצמם לתוך תצורה יציבה יותר, היא עצורה יותר ויותר על ידי משפט טיילור-Proudman 12, 13: תנועת המחוגים מצטמצמת ואת המבנים ציינו כי יתממשו כמו חוסר יציבות המפתחת הם קטנים בקנה מידה. תאנה. מופעים 1 איכותי השפעת הסיבוב על המערבולות נוצרות כאשר היציבות מתפתחת. בתוך התמונה ביד שמאל אין סיבוב הזרימה היא קירוב לאי יציבות קלאסית הלא מסתובבת ריילי-טיילור. בתמונת יד ימין את כל הפרמטרים של הניסוי זהים תמונה ביד שמאל חוץ מזה המערכת מתבצעת לסובב סביב ציר אנכי מיושר עם המרכז של הטנק. ניתן לראות כי ההשפעה של הסיבוב היא להפחית את גודל המערבולות כי נוצר. זה, בתורו, גורם לחוסר יציבות שמתפתח לאט יותר מאשר עמיתו הלא מסתובב. ההשפעות המגנטיות שמשנות את טנזור המאמץ בנוזל עשויות להיחשב מתנהג באותה הצורה כמו שדה הכביד שונה. לכן אנחנו מסוגלים ליצור ריבוד יציב כבידתית ומסובב אותו לתוך סיבוב גוף מוצק. כוחות הגוף המגנטי שנוצר על ידי הטלת השדה המגנטי שיפוע אז לחקות את השפעת שינוי שדה הכבידה. זה הופך את הממשק היציב כך Beha מערכת הנוזליםves, כדי קירוב טוב, כמו חוסר יציבות קלאסית ריילי-טיילור תחת סיבוב. גישה זו כבר ניסתה בעבר בשני ממדים ללא סיבוב 14, 15. עבור שדה מגנטי שיפוע להחיל עם B שדה מגנטי מושרה, כוח הגוף להחיל נוזל של χ רגישות נפח מגנטי הקבוע ניתן על ידי f = גראד (χ B 2 / μ 0), שבו B = | B | ו μ 0 = 4π × 10 -7 NA -2 היא החדירות המגנטית של מקום פנוי. ניתן אפוא לשקול המגנט כדי לתפעל את המשקל היעיל של כל שכבה נוזלת, שבו המשקל היעיל ליחידת נפח של נוזל של ρ צפיפות בשדה הכבידה של g הכח ניתן על ידי g ρ - χ (∂ B 2 / ∂ z ) / (2 μ 0).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="696">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Blue water tracing dye</td>
			<td style="width:195px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:119px;">00295-18</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Red water tracing dye</td>
			<td style="width:195px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:119px;">00295-16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium Chloride</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>&#62;99% purity</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Manganese Chloride Tetrahydrate</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>See MSDS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fluorescein sodium salt&#160;</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Magnet</td>
			<td style="width:195px;">Cryogenic Ltd. London</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetically induced rotating rayleigh-taylor instability

טכניקות קלסיות חוקר את חוסר יציבות ריילי-טיילור כוללות שימוש גזי דחוסים 1, טילים 2 או מנועים ליניאריים חשמליים 3 להפוך את הכיוון היעיל כובד, ולהאיץ את הנוזל המצית לעבר הנוזל הצפוף. מחברים אחרים כגון 4, 5, 6 נפרדו ריבוד יציב כבידתית עם מחסום כי הוא הסיר כדי ליזום את הזרימה. עם זאת, הממשק הראשוני פרבוליות במקרה של ריבוד מסתובבת מטילה קשיים טכניים משמעותיים באופן ניסיוני. אנו רוצים להיות מסוגלים ספין את ריבוד לתוך סיבוב מוצק גוף ורק אז ליזום את הזרימה כדי לחקור את ההשפעות של סיבוב על חוסר יציבות ריילי-טיילור. הגישה שאימצנו כאן היא להשתמש בשדה המגנטי שלמגנט מוליך כדי לתפעל את המשקל היעיל של שני הנוזלים ליזום את הזרימה. אנו יוצרים ריבוד דו שכבתי יציבת כבידתית שימוש בטכניקות הנפקה סטנדרטיות. השכבה העליונה היא פחות צפוף מאשר השכבה התחתונה וכך המערכת היא יציבה ריילי-טיילור. ריבוד זה ואז סובב-עד שני השכבות נמצאות סיבוב מוצק גוף וממשק פרבוליות הוא ציין. ניסויים אלה להשתמש בנוזל עם רגישות מגנטית נמוכה, | χ | ~ 10 -6 - 10 -5, לעומת ferrofluids. ההשפעה הדומיננטית של השדה המגנטי חלה גוף-כוח לכל שכבה לשנות את המשקל היעיל. השכבה העליונה היא פאראמגנטיים חלושות בעוד השכבה התחתונה היא diamagnetic חלושה. כאשר השדה המגנטי מוחל, השכבה התחתונה היא דחויה מן המגנט בעוד השכבה העליונה נמשכת לכיוון המגנט. אי יציבות ריילי-טיילור מושג עם יישום של שדה מגנטי שיפוע גבוה. עוד ראינו כי increasing הצמיגות הדינמית של הנוזלים בכל שכבה, מגדיל את קנה באורך של חוסר היציבות.

תאנה. 4 מציג את ההתפתחות של אי יציבות ריילי-טיילור על הממשק בין שני הנוזלים, במשך ארבעה שיעורי סיבוב שונים: Ω = 1.89 rad s -1 (בשורה העליונה), Ω = 3.32 rad s -1, Ω = 4.68 s rad - 1, ו Ω = 8.74 rad s -1 (בשורה התחתונה). הממשק מוצג מתפתח בזמן מן t = 0 s (הע?...

Watch this Scientific Journal Video about Magnetically Induced Rotating Rayleigh-Taylor Instability at JoVE.com

Magnetically Induced Rotating Rayleigh-Taylor Instability

We present a protocol for preparing a two-layer density-stratified liquid that can be spun-up into solid body rotation and subsequently induced into Rayleigh-Taylor instability by applying a gradient magnetic field.

חוסר יציבות הסיבוב המגנטי המושרית ריילי-טיילור

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

magnetically-induced-rotating-rayleigh-taylor-instability

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Civil Engineering

Unit 1

Fluid Statics

Rotation and Rigid Bodies

SCIENTISTS IN ACTION

9.4K Views.  University of Nottingham. We present a protocol for preparing a two-layer density-stratified liquid that can be spun-up into solid body rotation and subsequently induced into Rayleigh-Taylor instability by applying a gradient magnetic field.

Video: Magnetically Induced Rotating Rayleigh-Taylor Instability

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a significant role in laser-material interaction, especially in the air environment1-11.
Early plasma evolution has been captured through pump-probe shadowgraphy1-3 and interferometry1,4-7. However, the studied time frames and applied laser parameter ranges are limited. For example, direct examinations of plasma front locations and electron number densities within a delay time of 100 picosecond (ps) with respect to the laser pulse peak are still very few, especially for the ultrashort pulse of a duration around 100 femtosecond (fs) and a low power density around 1014 W/cm2. Early plasma generated under these conditions has only been captured recently with high temporal and spatial resolutions12. The detailed setup strategy and procedures of this high precision measurement will be illustrated in this paper. The rationale of the measurement is optical pump-probe shadowgraphy: one ultrashort laser pulse is split to a pump pulse and a probe pulse, while the delay time between them can be adjusted by changing their beam path lengths. The pump pulse ablates the target and generates the early plasma, and the probe pulse propagates through the plasma region and detects the non-uniformity of electron number density. In addition, animations are generated using the calculated results from the simulation model of Ref. 12 to illustrate the plasma formation and evolution with a very high resolution (0.04 ~ 1 ps).
Both the experimental method and the simulation method can be applied to a broad range of time frames and laser parameters. These methods can be used to examine the early plasma generated not only from metals, but also from semiconductors and insulators.

An experimental method to examine the early plasma evolution induced by ultrashort laser pulses is described. Using this method, high quality images of early plasma are obtained with high temporal and spatial resolutions. A novel integrated atomistic model is used to simulate and explain the mechanisms of early plasma.

חקירת Evolution פלזמה מוקדם בהשפעת לייזר UltraShort קטניות

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) performed on thin sections of rodent tissues: kidneys and tumor, allows the detection of inorganic elements such as (i) Na, Ca, Cu, Mg, P, and Fe, naturally present in the body and (ii) Si and Gd, detected after the injection of gadolinium-based nanoparticles. The animals were euthanized 1&#160;to 24 hr&#160;after intravenous injection of particles. A two-dimensional scan of the sample, performed using a motorized micrometric 3D-stage, allowed the infrared laser beam exploring the surface with a lateral resolution less than 100 &#956;m. Quantitative chemical images of Gd element inside the organ were obtained with sub-mM sensitivity. LIBS offers a simple and robust method to study the distribution of inorganic materials without any specific labeling. Moreover, the compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of the same biological tissue with different types of response:&#160;elemental, molecular, or cellular.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle&#039;s Mapping and Quantification in Organ Tissue

Laser-induced breakdown spectroscopy performed on thin organ and tumor tissue successfully detected natural elements and artificially injected gadolinium (Gd), issued from Gd-based nanoparticles. Images of chemical elements reached a resolution of 100 &#956;m and quantitative sub-mM sensitivity. The compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of a same biological tissue.

ספקטרוסקופיה התפלגות מושרה לייזר: גישה חדשה למיפוי של Nanoparticle וכימות ברקמות איברים

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ...

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

העברה קדימה מושרה לייזר לאריזת Flip-שבב של מבלטים יחיד

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With designs governed by the dynamic performance under human-induced loads, a strong demand exists for the verification and refinement of currently available load models. The present contribution uses a 3D inertial motion tracking technique for the characterization of the in-field pedestrian behavior. The technique is first tested in laboratory experiments with simultaneous registration of the corresponding ground reaction forces. The experiments include walking persons as well as rhythmical human activities such as jumping and bobbing. It is shown that the registered motion allows for the identification of the time variant pacing rate of the activity. Together with the weight of the person and the application of generalized force models available in literature, the identified time-variant pacing rate allows to characterize the human-induced loads. In addition, time synchronization among the wireless motion trackers allows identifying the synchronization rate among the participants. Subsequently, the technique is used on a real footbridge where both the motion of the persons and the induced structural vibrations are registered. It is shown how the characterized in-field pedestrian behavior can be applied to simulate the induced structural response. It is demonstrated that the in situ identified pacing rate and synchronization rate constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads. The main potential applications of the proposed methodology are the estimation of human-structure interaction phenomena and the development of suitable models for the correlation among pedestrians in real traffic conditions.

A protocol is presented for the characterization of the in-field pedestrian behavior and the simulation of the resulting structural response. Field-tests demonstrate that the in situ identified pacing rate and synchronization rate among the participants constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads.

סימולציה של Vibrations אדם הנגרם על סמך התנהגות הולכי רגל השדה המאופיין

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of these processes such as inkjet3 and laser-induced forward transfer (LIFT)4 have become increasingly popular as interest in printable electronics and maskless patterning has grown. These additive manufacturing processes are inexpensive, environmentally friendly, and well suited for rapid prototyping, when compared to more traditional semiconductor processing techniques. While most direct-write processes are confined to two-dimensional structures and cannot handle materials with high viscosity (particularly inkjet), LIFT can transcend both constraints if performed properly. Congruent transfer of three dimensional pixels (called voxels), also referred to as laser decal transfer (LDT)5-9, has recently been demonstrated with the LIFT technique using highly viscous Ag nanopastes to fabricate freestanding interconnects, complex voxel shapes, and high-aspect-ratio structures. In this paper, we demonstrate a simple yet versatile process for fabricating a variety of micro- and macroscale Ag structures. Structures include simple shapes for patterning electrical contacts, bridging and cantilever structures, high-aspect-ratio structures, and single-shot, large area transfers using a commercial digital micromirror device (DMD) chip.

We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

העברה קדימה-induced לייזר של Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous light irradiation. The photo-excitation of dopants that can quickly dissipate light into heat, coupled with anisotropic thermal expansion and self-shadowing of the film, gives rise to the self-sustained deformation. The oscillations observed are influenced by the dimensions and the modulus of the film, and by the directionality and intensity of the light. The system developed offers applications in energy conversion and harvesting for soft-robotics and automated systems.
The general method described here consists of creating free-standing liquid crystalline films and characterizing the mechanical and thermal effects observed. The molecular alignment is achieved using alignment layers (rubbed polyimide), commonly used in the display manufacturing industry. To obtain actuators with large deformation, the mesogens are aligned and polymerized in a splay/bend configuration, i.e., with the director of the liquid crystals (LCs) going gradually from planar to homeotropic through the film thickness. Upon irradiation, the mechanical and thermal oscillations obtained are monitored with a high-speed camera. The results are further quantified by image analysis using an image processing program.

The goal of the protocol is to create liquid crystalline polymer films that can mechanically oscillate under continuous light irradiation. We describe in great detail the conception of free-standing films, from the liquid crystal alignment method to the photo-actuation. The experimental protocol applied to prepare this material is broadly applicable.

הכנה של גביש נוזלי רשתות מאקרוסקופית תנועה מתנדנדות המושרה על ידי אור

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Fabrication Procedures and Birefringence Measurements for Designing Magnetically Responsive Lanthanide Ion Chelating Phospholipid Assemblies

Bicelles are tunable disk-like polymolecular assemblies formed from a large variety of lipid mixtures. Applications range from membrane protein structural studies by nuclear magnetic resonance (NMR) to nanotechnological developments including the formation of optically active and magnetically switchable gels. Such technologies require high control of the assembly size, magnetic response and thermal resistance. Mixtures of 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC) and its lanthanide ion (Ln3+) chelating phospholipid conjugate, 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-ethanolamine-diethylene triaminepentaacetate (DMPE-DTPA), assemble into highly magnetically responsive assemblies such as DMPC/DMPE-DTPA/Ln3+ (molar ratio 4:1:1) bicelles. Introduction of cholesterol (Chol-OH) and steroid derivatives in the bilayer results in another set of assemblies offering unique physico-chemical properties. For a given lipid composition, the magnetic alignability is proportional to the bicelle size. The complexation of Ln3+ results in unprecedented magnetic responses in terms of both magnitude and alignment direction. The thermo-reversible collapse of the disk-like structures into vesicles upon heating allows tailoring of the assemblies&#39; dimensions by extrusion through membrane filters with defined pore sizes. The magnetically alignable bicelles are regenerated by cooling to 5 &#176;C, resulting in assembly dimensions defined by the vesicle precursors. Herein, this fabrication procedure is explained and the magnetic alignability of the assemblies is quantified by birefringence measurements under a 5.5 T magnetic field. The birefringence signal, originating from the phospholipid bilayer, further enables monitoring of polymolecular changes occurring in the bilayer. This simple technique is complementary to NMR experiments that are commonly employed to characterize bicelles.

Fabrication procedures for highly magnetically responsive lanthanide ion chelating polymolecular assemblies are presented. The magnetic response is dictated by the assembly size, which is tailored by extrusion through nanopore membranes. The assemblies&#39; magnetic alignability and temperature-induced structural changes are monitored by birefringence measurements, a complimentary technique to nuclear magnetic resonance and small angle neutron scattering.

תהליכי ייצור ומדידות שבירה כפולה עבור תכנון יון לנתניד דיסקות מגיב Chelating פוספוליפיד להרכבות

Bicelles are tunable disk-like polymolecular assemblies formed from a large variety of lipid mixtures. Applications range from membrane protein structural ...

Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that characterize the transport phenomena in a rotating channel are identified via the parametric analysis of the momentum and energy equations referring to a rotating frame of reference. Based on these dimensionless flow equations, an experimental strategy that links the design of the test module, the experimental program and the data analysis is formulated with the attempt to reveal the isolated Coriolis-force and buoyancy effects on heat transfer performances. The effects of Coriolis force and rotating buoyancy are illustrated using the selective results measured from rotating channels with various geometries. While the Coriolis-force and rotating-buoyancy impacts share several common features among the various rotating channels, the unique heat transfer signatures are found in association with the flow direction, the channel shape and the arrangement of heat transfer enhancement devices. Regardless of the flow configurations of the rotating channels, the presented experimental method enables the development of physically consistent heat transfer correlations that permit the evaluation of isolated and interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on the heat transfer properties of rotating channels.

Here, we present an experimental method for decoupling the interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on full-field heat transfer distributions of a rotating channel.

כוח קוריוליס uncoupling ואפקטים ציפה מסתובב על שדה מלא חום להעביר את המאפיינים של ערוץ מסתובב

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that ...