利用液氧的順磁特性,以低溫超導(dǎo)磁體為受控磁場發(fā)生器,設(shè)計了一套磁補償?shù)蜏匾貉鯌腋】梢暬炞C性實驗系統(tǒng)。通過改變超導(dǎo)線圈電流強度,實現(xiàn)了大小適當(dāng)且持續(xù)穩(wěn)定的磁場力用于補償液氧重力,觀察到氧氣泡在最佳磁補償點處的微重力懸浮現(xiàn)象,捕捉到微重力液氧氣液界面處的氣泡成型、脫離和相界面變化特征,展示出微重力下表面張力的主導(dǎo)作用,驗證了通過磁場補償實現(xiàn)地面研究液氧微重力環(huán)境下相關(guān)機制的可行性。 

【文章來源】：真空與低溫. 2020,26(03)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同流體完全重力補償所需要的絕對磁場平方梯度值

圖2 兩種不同流體的穩(wěn)定氣泡位置圖

該實驗系統(tǒng)由液氧獲取裝置、可視化裝置和磁場補償裝置組成，如圖3所示。借助于常壓杜瓦中的低溫液氮，使高純氧氣通過浸沒在液氮浴中的紫銅盤管換熱器冷凝，獲得過冷液氧；將過冷液氧盛放在透明石英玻璃試樣瓶中，周圍設(shè)有真空絕熱夾層，試樣瓶外壁有自下而上的毫米刻度，如圖3(a）所示。裝有適量液氧且封口的透明石英玻璃試樣瓶豎直固定在室溫孔中心磁場實驗區(qū)上部的法蘭盤上，其內(nèi)液氧處于最佳磁補償區(qū)域附近。LED光源平行試樣瓶放置，同時在光源對側(cè)設(shè)置內(nèi)窺鏡，借助PC機可拍攝其內(nèi)部微重力下液氧氣泡的生長、脫離、懸浮、撞擊液面等相界面的變化信息，如圖3(b）、（c）所示。值得一提的是，雖然液氧試樣瓶設(shè)有真空夾層，但仍會有輻射漏熱，為避免試樣瓶外壁結(jié)霜，須在中心磁場實驗孔底部緩緩送入干燥氮氣，以排除液氧試樣瓶周圍的水蒸氣，保障觀察清晰。實驗裝置實物如圖4(a）、（b）所示，實驗磁場補償裝置中心磁場實驗孔直徑100 mm，高度500 mm，上下均有法蘭螺栓接口，最大磁補償位置距上部分別為165 mm和335 mm，兩點磁場力方向相反。本實驗針對的是335 mm處的磁補償點，下面提及的最大磁補償點均指該點。當(dāng)施加電流強度為14.5 A時，最大磁補償點處的磁場平方梯度略大于8.15 T2/m，滿足實驗需求。此時，最大磁補償位置即為最佳補償點。石英玻璃液氧試樣瓶內(nèi)徑為30 mm，內(nèi)腔總高度350 mm，恰好覆蓋最大磁補償位置，有利于觀察少量液氧的懸浮狀態(tài)。


本文編號：3437384