طراحی و ساخت دستگاه آشکارساز ناپایداری ریلی – تیلور به منظور بررسی مفهوم طول موج بحرانی

ناپایداری‌ها، الگوهای تکرارشونده سیالات می‌باشند که در واقع واکنش سیال به یک عامل ناپایدارکننده است. یکی از مهم‌ترین ناپایداری‌های سیال، ناپایداری ریلی-تیلور است. اهمیت این ناپایداری از آن‌جایی نشات می‌گیرد که امکان رخداد ساده‌ای دارد و می‌تواند مولد هر وضعیت مغشوشی باشند. ناپایداری ریلی-تیلور از دو سیال با چگالی متفاوت تشکیل می‌گردد به‌نحوی‌که سیال با چگالی سنگین‌تر در سطح بالایی قرار گرفته و به دلیل چگالی بیشتر و شتاب گرانش به سیال سبک‌تر نفوذ کرده و ناپایداری را تولید می‌کند. به دلیل پیچیدگی و ماهیت ناپایداربودن این پدیده، مطالعات تجربی محدودی بر روی این پدیده صورت‌گرفته و جنبه‌های مختلفی از این ناپایداری مانند طول موج بحرانی، اثر ویسکوزیته، اثر تراکم‌پذیری هنوز ناشناخته است. بنابراین در این پژوهش، تلاش‌شده تا یک روش نوین و ساده به جهت آشکارسازی ناپایداری ریلی-تیلور توسعه داده شود. هدف از این مطالعه، طراحی و ساخت دستگاه آشکارساز ناپایداری ریلی-تیلور بوده است. مبتنی بر تئوری، اگر بتوان طول موج اغتشاش اولیه را از کم به زیاد کنترل کرد، می‌توان ناپایداری ریلی-تیلور را در زمان مشخصی بعد از بزرگترشدن طول موج اغتشاش اولیه از طول موج بحرانی مشاهده نمود. دستگاه آشکارساز ریلی-تیلور طراحی‌شده در این پژوهش با استفاده از یک مخروط به عنوان تغییردهنده قطر، همین تئوری را اجرایی می‌کند. به منظور بررسی صحت عملکرد دستگاه، آزمایش‌هایی با استفاده از دو سیال آب و روغن تدارک دیده شد و نتایج تحت پردازش تصویر قرار گرفت. مقدار نرخ رشد ناپایداری در این حالت برابر با 027/1 واحد بر ثانیه به دست آمد. همچنین مقادیر نرخ رشد و طول موج بحرانی به ترتیب 6/3 درصد و 55/2 درصد تفاوت در مقدار تجربی نسبت به مقدار تئوری داشته‌اند.