Lockexchange forsøg

Formålet med forsøgene er, at se hvordan væsker med forskellig densitet opblandes, for senere at gengive dette ved modellering. Dette gøres ved at udføre en række lockexchange forsøg, hvor to væsker med forskellig densitet opstilles så tyngdepunkterne er ens til starttidspunktet, som vist på figur III.2.1. Efter opblandingen undersøges væskens tyngdepunkt igen, og det beregnes hvor meget af energien der er brugt til opblanding og hvor meget der er forsvundet som varme.

Forsøgsopstilling

Rammen for forsøgene, som er vist på figur III.2.2, bestod af en rektangulær kasse, med en gennemsigtig front af plexiglas, som også blev brug til forsøgene i delprojekt 2. I hver ende af kassen var et filter, som ledte ind til et mindre rum hvorfra der kunne ske udløb til kloakken. Filtrene var placeret hhv. til venstre foroven og til højre forneden i kassen, men vandstanden nåede på intet tidspunkt det venstre filter. For at minimere evt. vandudveksling med det lille rum, på den anden side af det højre filter, blev der placeret en tynd metalplade foran filteret, som kunne fjernes når væsken i forsøgsopstillingen skulle udskiftes. På bagsiden af kassen blev der opsat hvidt papir, for at tydeliggøre farveændringer af væsken i kassen. Inden i kassen var der seks metaludspring som i det tidligere delprojekt, blev brugt til at måle trykniveauet. Da det kun var tre af udspringene som befandt sig under vandoverfladen, blev det antaget at påvirkningen af udspringene under forsøgene var minimal.  

Omkring forsøgsopstillingen blev der opsat måleudstyr. For at måle hastighederne i kassen, er der opsat en laser ved forsiden af opstillingen, som vist på figur III.2.3. Placeringen af brændpunktet, hvor hastighederne blev målt, kunne bevæges i alle retninger med rimelig nøjagtighed. Dette var nødvendigt, både fordi der dermed var mulighed for at måle i forskellige punkter, men også fordi laseren var meget følsom overfor bl.a. ridser i glasset og derfor krævede finjustering.

Oven på forsøgsopstillingen, blev en salinitetsmåler opsat. Den kunne bevæges ned igennem vandsøjlen og fastspændes efter behov, som vist på figur III.2.4. Udover salinitet, blev måleren også brugt til at måle temperaturen i vandet.

Forsøgsudførelse

Vand blev hældt i kassen til et udmålt niveau og derefter nedsænkes en 1 cm tyk plade for at afgrænse de to vand-volumener. Pladen havde bløde gummilister, hvorved den var næsten vandtæt, og den blev placeret sådan at de to vandvolumener var cirka lige store. Placeringen af udspringene var imidlertid sådan, at det ikke var muligt at lave en barriere nøjagtigt i midten af kassen. Derefter blev der i venstre side hældt stærkt koncentreret saltvand, med en salinitet på 20-30 %. Efter omrøring med det vand der i forvejen var i kassens venstre side, blev saliniteten ca. 27 ‰. I højre side blev der hældt den samme mængde almindelig vand i, for at undgå forskelle i vandspejlenes beliggenhed. Der blev hældt rodamin i det venstre vandvolumen, for visuelt at kunne følge opblandingen af væskerne. Lige inden forsøgene blev startet, ved at pladen der adskilte de to væsker blev fjernet, blev saliniteten og temperaturen målt.

Der blev udført to forsøgsrækker, en med fri åbning imellem de to vandvolumener, som beskrevet ovenfor, og en hvor opblandingen kun kunne ske gennem en spalte. Disse forsøg foregik ligesom den første forsøgsrække, men der var tillige anbragt en ekstra plade i forsøgsopstillingen, som vist på figur III.2.5. Denne plade var 1 cm tyk og havde fået udskåret en spalte på 10 x 40 cm i den ene side. De øvrige kanter på pladen havde bløde gummilister, sådan at pladen var næsten vandtæt hvor den sluttede til kassen. Pladen med spalten blev placeret i samme position som barrieren i første forsøgsrække, som i stedet blev placeret til højre for spalten helt tæt op ad, sådan at kun et minimum af saltvandet endte inde i højre vandvolumen inden forsøgets start.


Laseren som målte hastighederne under forsøgene, blev placeret tæt ved overgangen mellem de to vandvolumener. Forsøgs-rækkerne blev gentaget indtil der fandtes en brugbar lasermåling af hastighederne i toppen og i bunden af kassen. Dette resulterede i fem forsøg i forsøgsrække 1 og to forsøg i forsøgsrække 2. Efter 10 min. blev der ikke længere visuelt registreret bevægelse, og efter 15 min. blev forsøgene stoppet. Derefter blev salinitetsprofilet opmålt med 3 cm interval i dybden. I forsøgsrække 2 blev profilet opmålt på begge sider af spalten, som vist på figur III.2.6.

Video af forsøgsrække 1 kan ses her i form af forsøg 5.
Video af forsøgsrække 2 kan ses her i form af forsøg 6.

Måleresultater af salinietsprofiler fra forsøgene kan findes her.

[ Til toppen ]
[ Forrige | Næste ]