Способ визуализации конвективных течений в жидкостях с помощью красителя нильского синего
Владельцы патента RU 2402011:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к способам визуализации конвективных течений, в которых в жидкость вводятся трассирующие частицы или красящие вещества. Способ визуализации конвективных течений в жидкостях заключается в том, что течения наблюдаются в растворе красителя нильского синего со степенью насыщения, достаточной для существования нерастворенных частиц красителя. Техническим результатом изобретения является создание возможности для детального изучения структуры визуализации конвективных течений в жидкостях. 2 ил.
Изобретение относится к области механики жидкости, теплофизики и теплотехники, а именно к способам визуализации конвективных течений в жидкостях.
Цель изобретения - создание возможности для детального изучения структуры конвективных течений в жидкостях.
При решении ряда научно-технических и учебных задач большое значение имеют методы визуализации течений, базирующиеся на введение в жидкость различных микрообъектов (алюминиевой пудры, ликоподия, газовых пузырьков), либо красящих веществ [1]. Они обеспечивают получение обширной информации о течениях при максимально простой технике эксперимента. Одна из возможных экспериментальных схем показана на Фиг.1, где: 1 твердая поверхность, нагрев которой порождает конвективные течения в слое жидкости 2, наблюдаемые с помощью стандартного осветителя 3 и микроскопа 4.
Особенностью предложенного способа визуализации течений является применение насыщенных растворов (В качестве растворителя, в зависимости от решаемой задачи, могут использоваться спирты, жиры и различные жироподобные вещества [2]) красителя нильского синего [2], т.е. растворов, содержащих частицы нерастворившегося красителя.
Благодаря микроразмерам и малой плотности такие частицы образуют устойчивые взвеси и переносятся малейшими течениями жидкости. Учитывая, что основной цвет раствора варьируется от розового до темно-синего2 (2Цвет зависит от типа растворителя (2)), в то время как нерастворенные частицы имеют контрастный светло-зеленый цвет, в растворах нильского синего могут наблюдаться максимально детализированные ярко-выраженные структуры течений.
В качестве примера на Фиг.2 показаны результаты опытов с тонким горизонтальным слоем раствора нильского синего в изопропиловом спирте: (а) - однородно прогретый слой без течений; (б) - конвективные ячейки, возникшие в результате нагрева слоя снизу (хорошо видны центральные области с восходящим потоком и темные границы конвективных ячеек, на которых развиваются нисходящие течения жидкости).
Литература
1. Альбом течений жидкости и газа. Перевод с английского. / Сост. М.Ван-Дайк, М.: Мир, 1986, 184 с.
2. Селиванов Е.В. Красители в биологии и медицине: Справочник. - Барнаул: Азбука, 2003, 40 с.
Способ визуализации конвективных течений в жидкостях, отличающийся тем, что течения наблюдаются в растворе красителя нильского синего со степенью насыщения, достаточной для существования нерастворенных частиц красителя.
