1 / 25

Lavinák 2.

Lavinák 2. Instabilitások lejtőn való áramlásban; mágneses lavinák. Lajkó Miklós negyedéves mérnök-fizikus hallgató. A tartalomból. Szemcsés anyagok lejtőn Megfigyelt jelenségek Két kísérlet részletesen (Ellenőrző szimulációk) Mágneses térbe helyezett részecskék Mi ez? Miért jó?

quinn-terrell
Download Presentation

Lavinák 2.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Lavinák 2. Instabilitások lejtőn való áramlásban; mágneses lavinák Lajkó Miklósnegyedéves mérnök-fizikus hallgató

  2. A tartalomból • Szemcsés anyagok lejtőn • Megfigyelt jelenségek • Két kísérlet részletesen • (Ellenőrző szimulációk) • Mágneses térbe helyezett részecskék • Mi ez? Miért jó? • Egy szimuláció • Jelenségek magyarázata • (Összevetés kísérletekkel)

  3. Az áramlási front instabilitása • Hullámfrontban ‘ujjak’ jelennek meg. • Csak akkor, ha a részecskék mérete nem volt egységes. • A részecskék méret szerinti szétválása kulcsfontosságú • Nagyobb részecskék összegyűlnek • Lassítják az áramlást

  4. Örvények lejtőn való áramláskor* • Lejtő érdes felülettel • Homok (d=0.25±0,03mm) • Változtatható paraméterek • Hg (beömlőnyílás magassága) • Θ (lejtő szöge) *Forterre & Pouliquen: Phys Rev.Lett. 86 p5886

  5. Jelenségek: Bizonyos paraméterek mellett hosszanti hullámok jelennek meg. A kifejlődött mintázatban: • λ≈3h • h csak kismértékben változik a különböző hajlásszögek mellett. • (a mintázat vándorol, de ez lassú folyamat)

  6. Sebességtér vizsgálata: • Fekete szemek + CCD +PIV (Csak a felszínen mozgó részecskéket látjuk, de a többit majd kitaláljuk valahogy ) • Következtetés: Hossztengelyű örvények

  7. Sűrűségeloszlás (kitöltési tényező) vizsgálata • Összegyűjtve a részecskéket • vagyishíg rendszerekben fordul elő ez a jelensség • Alulról megvilágítva + CCD kamera: • Köv.: A „völgyekben” van a részecskék többsége

  8. Magyarázat a látottakra Érdes meder →részecskék ütköznek a mederrel→ alul nagyobb hőmérséklet→ kisebb sűrűség→instabil állapot→ beindulnak az örvények • Hasonló jelenség folyadékoknál: Rayleigh-Bénard • Szimulációk alapján az inverz sűrűségeloszlás valóban instabil keresztirányú zavarokkal szemben.

  9. Instabilitások nyírási felületen* • Két különböző sebességű áramlás érintkezési felületét vizsgáljuk. • Részecskék csak színben különböznek • Változtatható paraméterek • Θ (lejtő hajlásszöge) • Adagolók kiömlőnyílásának mérete • (Részecskeadagolók magassága~kezdeti sebesség) *Goldfarb et al.: Nature 415 pp. 302

  10. Megfigyelt jelenség Θ=28o Θ=24o Θ=20o

  11. Különféle változtatások hatása • Szitált homok, üveggyöngy • Oldalfalakra súrolópapír • Érdes meder • A csúszda rezgetése • Ritkábbak a hullámok és a hullámnyelvek. • Nem befolyásolja a jelenséget • Magasabb szögeknél jelenik meg a fodrozódás • Nem befolyásolja a jelenséget

  12. Elvégzett mérések • Hullámzás szögfüggése • Θc -nél hirtelen ugrás a hullám- amplitúdóban, és a szórásában is • Elnyúlás vizsgálata • Kisebb hajlásszögnél kisebb a gyorsulás is

  13. Elméleti megfontolások 1. • Modell: Ilyen sebességtérrel számolva, egy kezdetben sima találkozási felületből kapjuk:

  14. Magyarázat a látottakra • Két egymással vetélkedő hatás • Sebességeltérés miatti nyírás→ • Elnyúlás stabilizáló hatása→ Dimenziótlan paraméter

  15. Alapötlet Részecskék külső mágneses térben Dipól-dipól kh. a részecskék között Anizotrop kohéziós erő Tulajdonságok Könnyű változtatni a kh. erősségét ”Nem ázik el minden” Anizotrop kh. (forgatva a teret ez javítható) Mágnesezhető részecskék

  16. Mágneses tér hatása részecskehalmokra (szimuláció)* • Állandó külső mágneses tér →dipól-dipól kölcsönhatás: Maximális erő: Minél nagyobb f, annál nagyobb az összetartó erő *Fazekas et. al.: Phys Rev. E 65.pp 022301

  17. A szimuláció beállításai • f ≤ 24 • Mágneses kh. levágása: 6.25D-nél • Részecskék ütközése: Hertz-kontaktus • Csúszási súrlódás: • Háromféle szimuláció az új részecskét • beejtjük • Behelyezzük • beejtjük + elő és hátlap figyelembevétele

  18. Rézsűszög és a felület érdességének vizsgálata Lineáris függés a kísérletekkel összhangban H=0 mellett a rézsűszög eltér a kísérletekben tapasztaltaktól Kísérletekben kis f-re (≤1) nemlineáris viselkedés a rézsűszögnél

  19. Mágneses tér nélkül: A lavinák méretének és idejének eloszlása: γ=0,43 Lavinák vizsgálata

  20. Lavinák vizsgálata • Mágneses tér mellett • Különböző viselkedés kis és nagy f-k mellett • f<7 → egymás utáni láncok • f>7 → ritkább, de nagyobb lavinák (több láncból álló fürtök)

  21. Magyarázat a lavinák méretére • Vizsgáljuk, hogy megéri-e energetikailag egy ν vastag réteg leválása? Az illesztett egyenes ν =1+f / 6 Köv.: f ≥ 6 -nél válhat le több láncból álló fürt (csak óvatosan, ez csak egy egyszerű becslés)

  22. Lavinák mérete és ideje f<7: • Időtartam: τ ~ s/f(arányos az egymás utáni kis láncok számával) • Méret szerinti eloszlás összeskálázható :

  23. Lavinák mérete és ideje f>7: • Időtartam:(itt látszik, hogy ν nem nő f-fel) • Időtartam eloszlása: összeskálázható eloszlások

  24. Összefoglalás: • Megnéztünk pár kísérletet, megértettük a jelenségek okát, és mechanizmusát. • Ujjak • Örvények • Hullámok • Megismerkedtünk egy vizsgálati módszerrel • Megvizsgáltunk egy szimulációt • Használtuk egy jelenségkör megismerésére

  25. Köszönöm a figyelmet

More Related