Rayleigh-Plateau不稳定演示

每次你打开水龙头时，瑞利高原不稳定性就会显现出来;这就是流体如何从光滑的圆柱体开始分解成离散的液滴。当仔细设置时，您可以得到令人难以置信的可视化现象!在这些说明的帮助下，您可以建立您自己的简单演示设备来可视化和量化瑞利高原不稳定性，并显示流分裂的长度如何取决于喷嘴半径。

要了解更多关于瑞利高原不稳定性和演示设计的信息，请访问我们的博客https://blogs.brown.edu/engn1860rd/group-2/

该设备可用于教育高中生关于流体动力学，液体和气体流动的研究。有关更多信息，请参阅步骤10，其中我们已包含实验室手册供您使用。

这一步的第二张图片显示了我们完成的演示的基本原理图。这种设计可以很容易地进行修改，以满足您的目的和材料限制，但这是可视化基本组件的一种有用方法。这里列出的大部分材料都可以调整或替换，以适应你的目的和资源。金宝博比分直播手机版

基本组件：

• 上层平台和下部平台，洞中有孔（让液体通过）
• 支持不妨碍现象的上层和下平台之间的支持
• 扁篮（落后于现象）
• 水泵1桶进入下部平台1桶，沿着上部平台上的顶部，在中心的一个孔中钻孔
• 油管足够长，从下面的浴缸到上面的浴缸
• 固定在上桶孔中的溢流水库(以保持测量准确)
• 至少2个具有不同孔尺寸的喷嘴，可连接到具有水密密封的流体储层上
• 在流体附近定量流体流动的刻度
• 有频闪容量的水芯片[App Store上的免费“轨道雕刻”应用程序]

推荐材料：

• 3/4“内径PVC管，2 20”件[24英寸从家得宝]
• ¼"胶合板，2块12 " x18 " [2'x4'从家庭仓库张]
• 1/2“厚木板，20”X10“件[2'x4'从家庭仓库]
• L-Brackets，4 [1.5“20仓库20包]
• 10-32 1“螺栓，10-32螺母[来自McMaster-Carr的菲利普斯机螺钉＆来自McMaster-Carr的六角螺母]
• 6夸脱塑料浴缸，2 [亚马逊无菌2包]
• 小型水泵[鱼缸泵，300L / H，亚马逊4W]
• ~½“油管(3/8"外径，5/16"内径，10英尺长，来自亚马逊]
• 2饮料瓶（同样的）
• 去离子水，4升

替代材料:

• 代替胶合板：¼“丙烯酸片，2 12”x18“件（更加防水但更难以切割）
• 代替1“厚木板:任何光滑和平坦的，可以钻孔，包括更多的胶合板。选择较厚的木材是为了增加稳定性。较浅的颜色有助于视觉化。
• 为了测试流体速度的影响：使用另一种塑料桶和饮料瓶，将饮料瓶切割成不同的高度。“上方”的流体量的变化将改变离开喷嘴的流体的速度。

如果您可以访问激光切割器，您可以使用下面附加的Adobe Illustrator或.dxf文件。

如果没有，可以使用锯切将胶合板切割成尺寸，并用钻头加入螺孔。

将PVC切割为20“长度。将背板切成20英寸高，至少10英寸宽。

使用＃21钻头（或在L-Bracket上的孔）中从任一端添加PVC 0.5“中的螺钉孔。

使用＃21钻头将螺钉和下部平台添加到上部和下部平台上的上部平台）。使用＃21钻头钻头，或者在L-Bracket上的孔。类似地，为管道添加一个½“孔。

如果您可以访问激光切割器，可以使用下面连接的Adobe Illustrator文件或.dxf，并将其插入上部和下部平台。否则，您可以采取现有仪表棒并将其切割成尺寸（20英寸长）并使用L-Brackets将其固定到位。

您希望统治者符合流体将落下的位置，以确保更准确的测量。

在两个浴缸中，钻一个½“孔在边缘附近。

在一个浴缸中，钻一个孔，在底部的中心足够大以嵌套饮料瓶中。

储层确保流体压力恒定。只要它是满的，流体静压力和流体速度就应该保持恒定。上面的浴缸接住溢出的水。

切断饮料瓶的底部。用＃31位钻孔进入盖子。在另一种饮料瓶盖的相同类型中，钻孔钻孔。将水库粘在上浴缸中，确保保持其尽可能地。

将上浴缸放在下部平台和下部浴缸下方的下部平台下。将管子连接到泵并将泵放入下部浴缸中。通过下层浴缸，穿过PVC管，穿过上部平台和桶，进入储存器。

如果它有助于一致的数据收集，请建立一个简单的手机支架，例如激光剪切电话站在授权者上的pitakire [在这里]。

您可以使用附加的实验室手册来教导高中物理学生了解瑞利高原不稳定。流体动力学是一种物理学的子场，通常在学院之前介绍，但是这个实验室手册使得概念可访问，希望能够聘请高中学生追求茎领域的职业生涯。