Ученые физического факультета МГУ предложили уникальный метод для измерения рельефа поверхности жидкости – экспериментальная установка состоит 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.
Ученые отмечают, что с помощью установки можно будет исследовать гравитационно-капиллярные волны, которые встречаются фактически везде, где есть течение жидкости со свободной поверхностью. Например, лучше исследовать волны в тонких пленках, которые служат для охлаждения жидкости сильно нагретых поверхностей – стенок камер сгорания ракетных двигателей на жидком топливе, стенок ядерных реакторов, процессоров в некоторых суперкомпьютерах. Также метод подойдет для использования в механизмах очистки жидкости путем разделения на испаряющуюся и неиспаряющуюся части.
Уникальный метод основан на компьютерном сравнении двух изображений отражения фонового экрана на поверхности жидкости, где один снимок – отражение с жидкостью в спокойствии, а второй – в момент волнения. Искривление поверхности жидкости приводит к искажению изображения – таким образом специалисты смогли измерить, что видимое смещение элементов изображения пропорционально локальному углу наклона поверхности. Это и позволило рассчитать мгновенную карту рельефа поверхности.
В ходе экспериментов с новой установкой ученые провели измерения формы поверхности при распространении гравитационно-капиллярных волн, определили зависимость коэффициента затухания волн от частоты, а также измерили изменения формы поверхности различных жидкостей при взаимодействии с конвективной струей от расположенного под поверхностью линейного источника тепла.
Результаты исследований ученых МГУ были опубликованы в журнале Experimental Thermal and Fluid Science.
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью
