Тюменские физики предложили прибор для точности измерения свойств материалов

Явление термокапиллярной деформации тонкого слоя жидкости, вызванное локальным нагревом твердой подложки лазерным лучом, привлекает внимание исследователей огромным потенциалом для создания новых высокочувствительных методов измерения, в том числе бесконтактного измерения вязкости, температуропроводности, показателя преломления жидкостей, обнаружения следов органических загрязнений на поверхности воды и так далее.

Статья «Термокапиллярная деформация при лазерном нагреве тонких слоев жидкости: физические и численные эксперименты» физиков и биологов ТюмГУ Дениса Клюева, Виктора Флягина, Сергея Семенова и Натальи Ивановой вышла в «Международном журнале тепло- и массообмена».

Ученые разработали установку для сканирования лазерным листом деформированной поверхности жидкого слоя. Его точность была проверена путем сканирования поверхности твердого стандартного образца с заданным распределительным профилем. Исследуемая система представляла собой силиконовое масло на эбонитовой подложке, нагреваемой лазерным лучом с распределением интенсивности луча.

Для проверки новых экспериментальных данных была разработана осесимметричная численная модель термокапиллярной конвекции в тонком слое жидкости с использованием коммерческого программного обеспечения Comsol Multiphysics.

Это помогло ученым рассчитать профиль поверхности и температурное поле на подложке для двух граничных условий радиационного теплообмена в системе, соответствующих максимальным и минимальным радиационным потерям тепла.

В целом сравнение стационарных профилей термокапиллярной поверхностной деформации и температурных распределений, полученных экспериментально и численно для всего диапазона толщин исследованных слоев, показывает удовлетворительное соответствие физических и численных результатов.

Экспериментальная часть исследования выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований. Численное исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы Исследовательского центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии». 

ТюмГУ

280 статей

Тюменский государственный университет (ТюмГУ) — первый университет Тюменской области, был открыт в 1930 году. Готовит специалистов по 175 направлениям подготовки. Университет входит в число участников Проекта 5-100 — программы повышения международной конкурентоспособности российских вузов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.

Показать больше