Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 771

Измерить рельеф поверхности воды можно при помощи фотоаппарата

Измерить рельеф поверхности воды можно при помощи фотоаппарата
Учёные физического факультета МГУ предложили новый вариант измерения рельефа поверхности жидкости

Ученые физического факультета МГУ предложили новый вариант теневого фонового метода для измерения рельефа поверхности жидкости. Для этого пригодится фотоаппарат, подсвеченный фоновый экран и сосуд с исследуемой жидкостью. Результаты опубликованы в журнале Experimental Thermal and Fluid Science – сообщает пресс-служба физического факультета МГУ.

При помощи предложенного метода можно исследовать гравитационно-капиллярные волны, которые встречаются фактически везде, где есть течение жидкости со свободной поверхностью. Новый метод основан на компьютерном сравнении двух изображений отражения фонового экрана на поверхности жидкости, где один снимок – отражение с жидкостью в спокойствии, и второй – в момент волнения. Искривление поверхности приводит к искажению изображения, так же, как и при образовании лунной дорожки на поверхности моря – сравнивает пресс-служба. Видимое смещение элементов изображения пропорционально локальному углу наклона поверхности, что позволяет рассчитать мгновенную карту рельефа поверхности.

«Чрезвычайно простая экспериментальная установка состоит лишь из фотоаппарата, подсвеченного фонового экрана, и сосуда с исследуемой жидкостью. Метод имеет очень высокую чувствительность и позволяет измерять возмущения поверхности с амплитудой порядка нескольких микрон, причем, в отличие от ранее предложенных методов, измерения можно проводить и в непрозрачных жидкостях», — рассказал старший научный сотрудник отделения экспериментальной и теоретической физики физического факультета МГУ Николай Винниченко.

Метод поможет лучше исследовать волны в тонких пленках, которые служат при охлаждении жидкости сильно нагретых поверхностей (например, стенок камер сгорания ракетных двигателей на жидком топливе, стенок ядерных реакторов, процессоров в некоторых суперкомпьютерах) и для очистки жидкости путем разделения на испаряющуюся и неиспаряющуюся части.

Пресс-служба МГУ добавляет, что с помощью нового метода учёные провели измерения формы поверхности при распространении гравитационно-капиллярных волн, определили зависимость коэффициента затухания волн от частоты, и измерили изменения формы поверхности различных жидкостей при взаимодействии с конвективной струей от расположенного под поверхностью линейного источника тепла. Учёные выяснили, что всплывающая на поверхность нагретая жидкость имеет не только меньшую плотность, но и меньший коэффициент поверхностного натяжения, поэтому могут присутствовать два механизма конвекции: термогравитационный и термокапиллярный. Термогравитационная конвекция, связанная с изменением плотности, приводит к вспучиванию нагретого участка поверхности, а термокапиллярная, связанная с изменением коэффициента поверхностного натяжения, уносит часть жидкости с него в стороны. Измерения рельефа поверхности позволяют судить о соотношении влияния двух типов конвекции.

 

Источник: phys.msu.ru

рельеф поверхности жидкости

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.