Статья посвящена описанию электрохимической тимоловой методики для визуализации потоков жидкости в быстро вращающихся полостях. Суть методики состоит в локальном изменении цвета жидкости при изменении ее pH. Изменение pH достигается путем пропускания через жидкость постоянного электрического тока, вследствие чего около катода генерируются гидроксильные ионы, локально изменяющие кислотность. На изменение кислотности реагирует кислотно-щелочной индикатор тимоловый синий, изменяя окраску раствора. Поскольку окрашенная жидкость обладает нейтральной плавучестью, то с легкостью увлекается потоком и визуализирует структуру течения. Данная методика особенно продуктивна в случае сильных центробежных полей, когда классические методы визуализации с помощью частиц-трассеров затруднены. Еще одним преимуществом является то, что спустя некоторое время кислотность восстанавливается и раствор принимает прежний оттенок. В качестве примера использования методики приводится визуализация течения в быстровращающейся вокруг горизонтальной оси сферической полости, содержащей легкое сферическое тело.
This article describes electrochemical thymol technique of flow visualization in rapidly rotating containers. The essence of the method is the local change of the liquid color due to the change of pH. The change of pH is achieved by passing through the liquid of direct electric current, whereas at the cathode the hydroxyl ions are generated changing the local acidity. The acid-base indicator thymol blue is reacted due to the change of the acidity and the color of the solution changes. As the colored liquid has the neutral buoyancy, then it is entrained by the flow and visualizes it. This technique is proper in the case of strong centrifugal fields where visualization with use of tracers is difficult. The next advantage is that acidity takes the initial value over time and the solution becomes transparent. As an example of the use of the technique the liquid flow visualization in a rapidly rotating horizontal spherical cavity containing a light spherical body is documented.
1. Бейтс Р. Определение рН. Теория и практика. – Л.: Химия, 1972. – 400 с.
2. Ван-Дайк М. Альбом течений жидкости и газа. – М.: Мир, 1986. – 184 с.
3. Гринспен Х. Теория вращающихся жидкостей. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 304 с.
4. Козлов В.Г., Козлов Н.В., Субботин С.В. Движение жидкости и твердого ядра в сферической полости, вращающейся во внешнем силовом поле // Докл. РАН. – 2014. – Т. 454, № 2. – C. 173–177.
5. Ястребов Г.В. Применение электрохимической методики для визуализации конвективных движений быстровращающейся жидкости // Уч. зап. Перм. ун-та. Сб. «Гидродинамика». – 1974. – Вып. 5. – С. 287–293.
6. Baker D.J. A technique for the precise measurement of small fluid velocities // J. Fluid Mech. – 1966. V. 26, Pt. 3. – P. 573–575.
7. Hollerbach R. Instabilities of the Stewartson layer. Part 1. The dependence on the sign of Ro // J. Fluid Mech. – 2003. V. 492. – P. 289–302.
8. Merzkirch W. Flow Visualization. – Academic Press Inc., 1987. – 260 p.
9. Smits A.J., Lim T.T. Flow Visualization. Techniques and Examples. – Imperial College Press, 2012. – 427 p.