Termopiller konveksiyonda salınım ve çatallanmanın etkilerini anlamak, uzayda güçlü bir doğrusal olmayan akış çalışması için önemlidir. Sınırlı alan kaynakları ve koşulları nedeniyle, deneysel yük boyutu küçük olmalı, hafif, ve anti-titreşim yeteneklerine sahip. Sıvı yüzey bakımı ve kabarcıklar olmadan sıvı enjeksiyonu gibi uzay teknolojisi atılımları, sıvı fiziğinde mikroyerçekimi deneylerinin teknik kapasitesini daha da artırabilir.
Konveksiyon geçişi, sıcaklık salınımı ve bir sıvının yüzey deformasyonunun gözlemlemesi için termokupllar kızılötesi termal kamera ve yer değiştirme sensörü kullanılması gerekmektedir. Prosedürü gösteren Wang Jia, Wu Di ve Hu Liang, benim laboratuvar teknisyenleri olacaktır. Çapı dört milimetre ve çapı 20 milimetre ve 12 milimetre yüksekliğinde bir dış yarıçapı ile bir bakır anüler sıvı havuz inşa ederek başlayın.
Sıvı havuzun dibi olarak 20 milimetre çapında bir polisülfon plaka kullanın ve sıvı enjeksiyon deliği olarak plakanın merkezinden altı milimetre uzakta küçük, iki milimetre çapında bir delik delin. İç ve dış yan duvarlara keskin, 45 derecelik açı köşeleri ekleyin ve iç ve dış duvarlara 12 milimetreden daha yüksek bir yüksekliğe sürünen sıvı uygulayın. Daha sonra, çalışma sıvısı olarak uygun bir düşük viskoziteli silikon yağı seçin ve sıvıyı 60 santigrat dereceye ısıtın.
Petrolden gaz boşaltmak için altı saat boyunca 150 pascal'dan az basınç uygulayın ve ardından sıvı depolama sisteminin basınç 200 pascal'ın altına ulaşana kadar vakumlanması. Sonra, silikon yağı gaz olmadan vakumlu silindir doldurmak için izin vermek için vana rahatlatmak. Çalışan sıvı için enjeksiyon sistemini kurmak için, sıvının enjeksiyonunu ve emnesini sağlamak için bir step motoru seçin ve enjeksiyon sisteminin açma/kapama düğmesini kontrol etmek için solenoid valf uygulayın.
Step motorunu sıvı silindire bağlamak için evrensel bir eklem kullanın ve sıvı silindiri, solenoid valf ve enjeksiyon deliğini art arda bağlamak için dört milimetrelik dış çapta bir boru kullanın. Ölçüm sistemini kurmak için, şekildeki gibi sıcaklıkları farklı noktalarda ölçmek için sıvı havuzunun içine altı termokupl yerleştirin. Bir kızılötesi kamerayı doğrudan sıvı yüzeyinin üzerine yerleştirin ve odağı ayarlamak ve sıvısız yüzeydeki sıcaklık alanı bilgilerini toplamak için lensi döndürün.
Sıvı yüzeyindeki belirli bir ilgi noktasının yer değiştirmesini ölçmek için yer değiştirme sensörünü ayarlayın ve sıvı yüzeye odaklanmak için CCD kamerayı kullanın. Ardından, serbest yüzeydeki değişimi kaydedin. Denemeyi başlatmak için deneme kontrol yazılımını başlatın ve güç düğmesini açın.
Sıvı enjeksiyonu gerçekleştirmek için, vanayı açmak için solenoid valf 12 volt uygulayın. Daha sonra, 2.059 milimetrelik bir adımda motoru başlatmak için motor düğmesini açın sıvı havuza 10, 305 mililitre silikon yağı enjekte edin. Tüm yağ teslim edildiğinde, solenoid valf kapatmak için solenoid valf gücünü kapatın.
Doğrusal ısıtma gerçekleştirmek için, ısıtma hedef sıcaklığını 50 dereceye, soğutma hedef sıcaklığını 15 dereceye, ısıtma hızını dakikada 0,5 santigrat dereceye ayarlayın. Veri toplama için, kızılötesi görüntüleyicinin örnekleme frekansını 7,5 hertz'e, termokupl frekansını ve yer değiştirme sensörünü 20 hertz'e, CCD frekansını 24 hertz'e ayarlayın. Tüm parametreler ayarlandığında, veri toplama sistemi düğmesini tıklatın ve bilgisayar yazılımıyla ilgili sıcaklık, yer değiştirme ve diğer bilgileri izleyin.
Analizin sonunda, gücü kapatın. Bu deneysel model ve ölçüm yöntemleri SJ-10 uydusu üzerindeki bu yüke entegre edilmiştir. Yüzey dalgası termopiller konveksiyon üzerinde 23 mikroyerçekimi deneyi tamamlandı.
Termopiller konveksiyonda sıvı içermeyen bir yüzeydeki sıcaklık dağılımlarının bu kızılötesi termal görüntülerinde, radyal salınımlar ve saat yönünde ve saat yönünün tersine çevresel dönüşler de dahil olmak üzere çeşitli salınım akış desenleri gözlemlenebilir. Bu temsili deneyde, sıcaklık farkının artmasıyla birlikte sıvının içindeki sıcaklıklar doğrusal olarak artmış, sıcaklık farkı belirli bir eşiği aştığında sıcaklık alanı periyodik olarak dalgalanır ve termopiller konveksiyonun sabit bir durumdan salınım durumuna doğru geliştiğini gösterir. Buna ek olarak, bu spektrum analizinde belirtildiği gibi, akış alanı geliştikçe salınım sıcaklığının genliği arttı ve kritik salınım frekansının 0.064 hertz olduğunu gösterdi.
Küçük ölçekli zemin sisteminin yüzdürme konveksiyonu zayıflamış olsa da, akış hala termopiller ve yüzdürme konveksiyonlarının bir biriyle kaplanmış olması, uzay deneyi sonuçlarında farklı sonuçlar gözlenen, zemin deneylerinde elde edilen sonuçları karşılaştırmaktadır. Yer değiştirme sensörü ile ölçülen sıvısız yüzey için çok sayıda deformasyon verisi ve termokupllar tarafından ölçülen sıvının sıcaklık verileri karşılaştırılarak, aynı anda ve aynı frekansta sıvıdaki yüzey deformasyonu ve sıcaklık alanının salınıma başladığı gözlenmiştir. Bu iki temel teknoloji, sıvı yüzeyinin bakımı ve kabarcık oluşumu olmadan sıvı enjeksiyonu, deney alanı araştırmalarında önemli roller oynamaktadır.
Bu çalışmaların, bu teknikleri denemek isteyen izleyicilere bilimsel bir temel ve teknik destek sağlamasını umuyoruz.
