一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，包括：將液體注滿到反應容器中，密封反應容器，反應容器具有一對導熱面，其余各面均不導熱，反應容器內(nèi)部設置有正負極電棒，正負極電棒與脈沖電場發(fā)生器電連接；保持脈沖電場發(fā)生器的頻率值恒定，調(diào)節(jié)所述反應容器的一對導熱面之間的溫度差值到計算出的溫度差值，即可以得到所述流體的貝納德對流現(xiàn)象；或保持反應容器的一對導熱面的溫度恒定，調(diào)節(jié)脈沖電場發(fā)生器的頻率值，即可以得到所述流體的貝納德對流現(xiàn)象。本發(fā)明不僅能夠有效地減小實驗裝置的尺寸，達到精確控制，而且克服了以往實驗再現(xiàn)性差的弊端，提高了貝納德對流在氣象預測、凍土研究、生物工程【技術(shù)領(lǐng)域】以及其他關(guān)于領(lǐng)域中研究精度。
【專利說明】一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制流體的方法，尤其是涉及一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Benard (貝納德)對流旨在上板保持恒溫，下板均勻加熱水平容器中薄層液體，若上下溫差超過某一臨界值，液體中突現(xiàn)類似蜂房的六邊形網(wǎng)格，液體的傳熱方式由熱傳導過渡到了對流，每個六角形中心的液體向上流動，邊界處液體向下流動。這是對流與抑止因素(黏性和熱擴散)競爭的結(jié)果。它是液體結(jié)構(gòu)中的一種特殊流體現(xiàn)象。
[0003]該對流現(xiàn)象不僅在日常生活中很常見，而且在自然界中也普遍存在，比如引起天氣和氣候變化的大氣環(huán)流，海洋環(huán)流等。同時該對流現(xiàn)象也是研究非平衡對流的穩(wěn)定性及其非線性動力學特性的典型模型之一。
[0004]所以說，從理論上來看，它對耗散系統(tǒng)中非線性現(xiàn)象的精細研究提供理想的模型，并且可以對湍流的發(fā)生機理產(chǎn)生進一步認識。從實用的觀點來看，大到可以提高人們對海洋、大氣中熱對流的認識，小到可以利用Benard對流機理發(fā)明一些新的技術(shù)和成果；比如，清華大學微機電系統(tǒng)工程研究所結(jié)合Benard對流機理和分子生物學技術(shù)，發(fā)明出一微型Benard聚合酶鏈鎖反應晶片。中國科學院凍土工程國家重點實驗室基于Benard對流機理，用模型試驗、數(shù)值模擬和現(xiàn)場的實體試驗研究了碎石層具有降低其下地溫的作用，并成功應用于凍土工程中。
[0005]有鑒于此，如何有效控制產(chǎn)生貝納德對流現(xiàn)象成了亟待解決的問題，也提出了許多關(guān)于產(chǎn)生貝納德對流的實驗方案，但是實驗結(jié)果都不很理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出了一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，即電脈沖輔助流體產(chǎn)生貝納德對流。不僅可以方便的控制貝納德現(xiàn)象的產(chǎn)生，而且有效的克服了以上所述空間限制等問題。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0008]一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，包括:
[0009]步驟1、將液體注滿到反應容器中，密封所述反應容器，其中，所述反應容器具有一對導熱面，其余各面均不導熱，所述反應容器內(nèi)部設置有一正極電棒和一負極電棒，所述正極電棒和所述負極電棒與脈沖電場發(fā)生器電連接；
[0010]步驟2、保持所述脈沖電場發(fā)生器的輸出頻率值恒定，根據(jù)公式(I)計算出所述反應容器的一對導熱面的溫度差值，調(diào)節(jié)所述反應容器的一對導熱面之間的溫度差值至計算出的溫度差值，得到所述流體的貝納德對流現(xiàn)象；[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，包括: 步驟1、將液體注滿到反應容器中，密封所述反應容器，其中，所述反應容器具有一對導熱面，其余各面均不導熱，所述反應容器內(nèi)部設置有一正極電棒和一負極電棒，所述正極電棒和所述負極電棒與脈沖電場發(fā)生器電連接； 步驟2、保持所述脈沖電場發(fā)生器的輸出頻率值恒定，根據(jù)公式(I)計算出所述反應容器的一對導熱面的溫度差值，調(diào)節(jié)所述反應容器的一對導熱面之間的溫度差值至計算出的溫度差值，得到所述流體的貝納德對流現(xiàn)象；
2.如權(quán)利要求1所述的控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，在步驟2中，若計算出的溫度差值大于所述流體的沸點值，則調(diào)節(jié)所述脈沖電場發(fā)生器的輸出頻率值，直至根據(jù)公式(I)計算出的溫度差值<所述液體的沸點值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，所述步驟I中，濾除所述液體中的固體殘渣后，開始向所述反應容器中注入所述液體，直至所述液體充滿所述反應容器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，所述步驟I中，向所述反應容器中緩慢注入所述液體，保證所述液體中沒有氣泡。
5.一種控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，包括: 步驟1、將液體注滿到反應容器中，密封所述反應容器，其中，所述反應容器具有一對導熱面，其余各面均不導熱，所述反應容器內(nèi)部設置有一正極電棒和一負極電棒，所述正極電棒和所述負極電棒與脈沖電場發(fā)生器電連接； 步驟2、保持所述反應容器的一對導熱面的溫度恒定，且所述反應容器的一對導熱面的溫度不相等，計算所述反應容器的一對導熱面之間的溫度差值，將所述溫度差值帶入公式(O中，計算出頻率值，調(diào)節(jié)所述脈沖電場發(fā)生器的輸出頻率到計算出的頻率值，得到所述流體的貝納德對流現(xiàn)象；
6.如權(quán)利要求5所述的控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，所述步驟I中，濾除所述液體中的固體殘渣后，開始向所述反應容器中注入所述液體，直至所述液體充滿所述反應容器。
7.如權(quán)利要求5所述的控制液體產(chǎn)生貝納德對流的方法，其特征在于，所述步驟I中，向所述反應容器中緩慢注入所述液體，保`證所述液體中沒有氣泡。
【文檔編號】F15C1/06GK103821799SQ201410105561
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】齊錦剛, 高勇, 王冰, 趙作福, 王建中, 王家毅, 李揚 申請人:遼寧工業(yè)大學