Name: مراقبة السينما لدراسة مساهمات موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائل المتدفق رقيقة (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: استكشف ديناميكيات اصطدام القطرات على الأفلام السائلة المتدفقة باستخدام التصوير السينمائي عالي السرعة. يتيح هذا البروتوكول دراسة ظواهر الموجات والتفاعلات الدقيقة في الأزمنة القصيرة.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

كان هذا العمل تحت رعاية صندوق تنمية التكنولوجيا النفطية (بتدفع، نيجيريا) والهندسة ومجلس بحوث العلوم الفيزيائية، المملكة المتحدة، عن طريق "ممفيس منحة برنامج" (عدد المنح الجيش الشعبي/K003976/1). كما نقدر الكتاب مناقشات مثمرة مع الدكتور زيزو تشي.

1-التجريبية تلاعب الإعداد
ملاحظة: انظر الشكل 1.
<ol><li>
هبوط الفيلم وحدة
	<ol>
<li>ابدأ بتنظيف سطح الركازة (الزجاج) بقطعة قماش نظيفة وناعمة. ضمان التقيد لا التراب على سطحه، التي من شأنها أن تغير خصائص السائل.</li>
		<li>تعيين محور الركيزة الزجاج إلى زاوية الميل المطلوب. واستخدمت بزاوية ميل، β، من 15˚ في هذا العمل.</li>
		<li>التبديل على المضخات الكهربائية وضمان تدفق سائل عادي على سطح الفيلم كذلك تنظيف الزجاج الركازة. لهذا العمل، كان السائل اختبار المياه.</li>
		<li>تأكد من كامل سطح الركازة ترطب.</li>
		<li>قياس معدل تدفق الفيلم استخدام مقياس التدفق. لهذا العمل، ومعدل التدفق كان تراوحت بين 1.667 × 10-3 و 10 × 10-3 م3/ق مع الفيلم المقابلة عدد رينولدز، إعادة = ρq/wµ، التي تتراوح بين 55.5 و 333. w هو عرض فيلم السقوط، 0.30 متر.</li>
		<li>ضبط الصمامات على تدفق الاتصال للحصول على معدل التدفق المطلوب في الركيزة الزجاج تدريجيا.</li>
		<li>ضبط مجموعة الخطوة ميكرومتر في مدخل السينما إلى قيمة سمك الفيلم نوسيلت المقابلة لمعدل التدفق الذي تم اختياره، لتجنب القفز هيدروليكية في مدخل السينما أو الدفق من الهواء في دائرة التوزيع.</li>
		<li>سيفون جميع الهواء في دائرة التوزيع للحصول على تدفق موحد المصب على سطح الفيلم يدوياً.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
وحدة تحكم الفيلم
	<ol>
<li>تأكد من توصيل مولد الدالة إلى صمام الملف اللولبي عن طريق تتابع غير غلق عبر بطاقة اكتساب بيانات (DAC).</li>
		<li>تبديل صمام الملف اللولبي ومولد الدالة.</li>
		<li>تعيين مولد الدالة إلى تواتر إجبار المطلوب. واستخدمت في هذا العمل، ترددات هرتز 2 و 3.</li>
		<li>اختر إشارة الموجه المطلوب (موجه جيبية، مسننة موجه، موجه مربعة، إلخ). وفي هذا العمل، استخدمت إشارة موجه جيبية. الشكل 2 ألف و 2 باء إظهار التباين بين هذا فيلم غير المنضبط وفيلم الخاضعة للرقابة.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
نظام توليد الحبرية
	<ol>
<li>إرفاق أنابيب بلاستيكية نظيفة لحقنه مملوءة بالمياه.</li>
		<li>إدراج المحاقن في مولد الحبرية.</li>
		<li>إلصاق إبرة حقنه من حجم المختار (حسب القطر الحبرية المطلوب) إلى الطرف الآخر من الأنابيب البلاستيكية. وكان نطاق القطر الحبرية درس بين 0.0023 إلى 0.0044 م.</li>
		<li>ضبط ارتفاع سقوط قطره فوق سطح الفيلم. في هذا العمل، قد تباينت الارتفاع الخريف الإسقاط من 0.005 0.45 م، مما يتيح سرعة الارتطام بين 0.30 ± 0.02-2.96 ± 0.06 m/s.</li>
		<li>وبالمثل، تعيين نقطة تأثير ستريامويسي القطرة من مدخل السينما. تم تعيين هذا إلى 0.3 متر في هذا العمل على ضمان بشكل جيد قبل تأثير الموجات.</li>
		<li>تعيين معدل تدفق المطلوب للمضخة المحاقن.</li>
		<li>ضبط معدل تدفق لتحقيق تردد جيل الحبرية أكبر من الطول الموجي لموجات تشكلت على سطح الفيلم؛ لضمان تصطدم قطرات تباعا في مناطق مختلفة من الأفلام التي تسيطر عليها. انظر الشكل 2؛ مع توسيع الموجي المفرد في 2D الشكل لإظهار الاختلاف في التشكيل الجانبي التدفق تحت كل منطقة19،20.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
الإعداد التصوير عالي السرعة
	<ol>
<li>وضع الكاميرا على موقف ترايبود (أو أي ترتيبات أخرى مناسبة).</li>
		<li>حدد عدسة الماكرو مع البعد البؤري المطلوب وتوصيل هذه الكاميرا.</li>
		<li>التبديل على الكاميرا عالية السرعة وضمان التركيز المباشر على سطح الفيلم. قم بمحاذاة الكاميرا في انحرافات الأفقية والرأسية 7˚ و 12˚ على التوالي إلى سطح الفيلم. وهذا يعطي صورة عرض الجانب ممتازة لعملية التأثير، أسفر عن قرار من 67.5 ميكرومتر/بكسل و 46.6 ميكرومتر/بكسل في الاتجاهات ستريمويسي وسبانويسي، على التوالي.</li>
		<li>ضبط تركيز عدسة الكاميرا (في الفتحة أكبر) باستخدام عنصر معايرة توضع بالضبط على أثر الحبرية الموضعية.</li>
		<li>مرة واحدة وقد تم الحصول على تركيز شديد، الحد من الفتحة لضمان إلا كمية صغيرة من الضوء يدخل الكاميرا.</li>
		<li>تعيين معدل الإطار المطلوب، والقرار، وسرعة مصراع الكاميرا عالية السرعة. معدل إطار من 5000 إطارا في الثانية، 800 × 600 قرار، حجم الفتحة 1/16، وسرعة مصراع من 1 المايكروثانيه استخدمت في هذا العمل.</li>
		<li>مكان الناشر الضوء أمام مصدر الضوء، كما هو مبين في الشكل 1، لضمان شكل موحد هو موزع على ضوء عبر منطقة التصوير.</li>
		<li>السلطة على مصدر الضوء للتأكد من انتشار موحد الضوء على مجال التصوير.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2-المعايرة
ملاحظة: انظر الشكل 3.
<ol><li>وضع مسطرة في اتجاه تدفق الفيلم (بالضبط على الفور الأثر) والحصول على لقطات نقاط المقيسة على سطح الفيلم.</li>
	<li>ولكن تكرار 2.1 مع المسطرة في اتجاه سبانويسي.</li>
	<li>استخدام أعلاه للحصول على القرارات المكانية على سطح الفيلم.</li>
</ol>3-فيديو التسجيل والحصول على البيانات
<ol><li>حالما يتم إنشاء تدفق الفيلم على جهاز الحفر، بدء ضخ حقنه ومراقبة أثر قطرات نازف على سطح الفيلم.</li>
	<li>بدء تشغيل مولد دالة ومراقبة إنتاج موجات سباتيوتيمبورالي العادية على سطح الفيلم.</li>
	<li>ضمان قطرات متتالية تؤثر على مناطق مختلفة من سطح الفيلم التي تسيطر عليها.</li>
	<li>مراقبة ما بعد تحريك الإطار رقم وقم بتعيين هذا إلى ما يقرب من نصف طول الفيديو لالتقاط التأثير على نحو كاف.</li>
	<li>السلطة على مصدر الضوء ومشغل التقاط الصورة بمجرد حدوث تأثير.</li>
	<li>إيقاف تشغيل مصدر الضوء بمجرد التقاط صورة كاملة لتجنب الانهاك من الفيلم السائل.</li>
	<li>تحليل بصريا اللقطة التي تم الحصول عليها على شاشة الكمبيوتر. تحقق لمعرفة إذا كان حدث الأثر على واحد من الفيلم مسطحة، الموجه الشعرية، أو موجه رابية المناطق.</li>
	<li>تقليم أسفل الفيديو للجزء الذي يظهر أثر العملية وحفظ نطاق الإطار بتنسيق فيديو/صورة.</li>
	<li>كرر أثر الفردية 3.5-3.8 وسجل في جميع المناطق على سطح الفيلم، شكلاً. سنام الانفرادي وموجات الشعرية وفيلم شقة.</li>
</ol>4-تجهيز وتحليل الصور
<ol><li>ضع مسطرة في مجال الرؤية وحساب القرار المكانية عن طريق العد تناسب كم بكسل عبر 1 سم. باستخدام الصورة المعايرة، والحصول على عامل مقياس لقياس أبعاد الصورة.</li>
	<li>مقارنة نتائج هذه العملية أثر في مناطق مختلفة أثر من الصور عالية السرعة. تحقق لمعرفة الاختلافات الجديرة بالذكر.</li>
	<li>استخدام روتين معالجة صور MATLAB مناسبة، قياس الخصائص ميزات المنتج لهذه العملية أثر: أي في وضع الرش، وقياس ارتفاع التاج، قطر، سمك الجدار، وآماله زاوية الاتجاه المواجه للتاج وعدد وحجم التوزيع لطرد قطرات الثانوية.</li>
	<li>القيام بتحليلات كمية مماثلة ك 4.3 أعلاه لتأثيرات منخفضة-فيبر. عد الوقت رشة خارج للأقمار الصناعية قطرات من الصور ضمن إطار الوقت وقياس ابيكس طول وعرض العمود شكلت في اندماج جزئي قبل رشة قبالة قطرات الثانوية. قياس حجم قطرات الثانوية طردت. حساب عدد تتالي في تكرار رشة خارج عملية.</li>
	<li>مراقبة جميع الاختلافات النوعية في كل منطقة.</li>
</ol>

<ol><li>Yarin, A. L. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.fluid.38.050304.092144">Drop impact dynamics: Splashing, spreading, receding, bouncing….</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 38, 159-192 (2006).</li>
<li>Rein, M. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1016/0169-5983(93)90106-K/meta">Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces.</a> Fluid Dynamics Research. 12 (2), 61-93 (1993).</li>
<li>Liang, G., Mudawar, I. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931016304136">Review of mass and momentum interactions during drop impact on a liquid film.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 101, 577-599 (2016).</li>
<li>Dam, D. B., Le Clerc, C. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1773551">Experimental study of the impact of an ink-jet printed droplet on a solid substrate.</a> Physics of Fluids. 16 (9), 3403-3414 (2004).</li>
<li>Worthington, A. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWorthington%2C+AM+%22A+study+of+splashes%22">A study of splashes</a>. , Longmans, Green, and Company. (1908).</li>
<li>Edgerton, H. E., Killian, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEdgerton%2C+HE+%22Flash%21+Seeing+the+unseen+by+ultra-high-speed+photography%22">Flash! Seeing the unseen by ultra-high-speed photography</a>. , CT Branford Co. (1954).</li>
<li>Josserand, C., Thoroddsen, S. T. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-fluid-122414-034401">Drop impact on a solid surface.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 48, 365-391 (2016).</li>
<li>Kolinski, J. M., Mahadevan, L., Rubinstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lift-off+instability+during+the+impact+of+a+drop+on+a+solid+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Lift-off instability during the impact of a drop on a solid surface.</a> Physical Review Letters. 112 (13), 134501(2014).</li>
<li>Hobbs, P. V., Osheroff, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Splashing+of+drops+on+shallow+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Splashing of drops on shallow liquids.</a> Science. 158 (3805), 1184-1186 (1967).</li>
<li>Adomeit, P., Renz, U. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301932299000798">Hydrodynamics of three-dimensional waves in laminar falling films.</a> International Journal of Multiphase Flow. 26 (7), 1183-1208 (2000).</li>
<li>Blanchette, F., Bigioni, T. P. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/dynamics-of-drop-coalescence-at-fluid-interfaces/B66DFE98A0DC1B74FB892E614A503B39">Dynamics of drop coalescence at fluid interfaces.</a> Journal of Fluid Mechanics. 620, 333-352 (2009).</li>
<li>Wang, A. B., Chen, C. C. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1287511">Splashing impact of a single drop onto very thin liquid films.</a> Physics of Fluids. 12 (9), 2155-2158 (2000).</li>
<li>Che, Z., Deygas, A., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+droplets+on+inclined+flowing+liquid+films%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Impact of droplets on inclined flowing liquid films.</a> Physical Review E. 92 (2), 023032(2015).</li>
<li>Craster, R. V., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+and+stability+of+thin+liquid+films%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Dynamics and stability of thin liquid films.</a> Reviews of Modern Physics. 81 (3), 1131(2009).</li>
<li>Adebayo, I. T., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+impact+on+flowing+liquid+films+with+inlet+forcing%3A+the+splashing+regime%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Droplet impact on flowing liquid films with inlet forcing: the splashing regime.</a> Soft Matter. 13 (41), 7473-7485 (2017).</li>
<li>Chang, H. H., Demekhin, E. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChang%2C+HH+%22Complex+wave+dynamics+on+thin+films%22">Complex wave dynamics on thin films</a>. 14, Elsevier. (2002).</li>
<li>Liu, J., Gollub, J. P. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.868232">Solitary wave dynamics of film flows.</a> Physics of Fluids. 6 (5), 1702-1712 (1994).</li>
<li>Benjamin, T. B. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/S0022112057000373">Wave formation in laminar flow down an inclined plane.</a> Journal of Fluid Mechanics. 2 (6), 554-573 (1957).</li>
<li>Kalliadasis, S., Ruyer-Quil, C., Scheid, B., Velarde, M. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKalliadasis%2C+S+%22Falling+liquid+films%22">Falling liquid films</a>. 176, Springer Science & Business Media. (2011).</li>
<li>Adebayo, I., Xie, Z., Che, Z., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Doubly+excited+pulse+waves+on+thin+liquid+films+flowing+down+an+inclined+plane%3A+An+experimental+and+numerical+study%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Doubly excited pulse waves on thin liquid films flowing down an inclined plane: An experimental and numerical study.</a> Physical Review E. 96 (1), 013118(2017).</li>
<li>Turitsyn, K. S., Lai, L., Zhang, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+Disconnection+of+an+Underwater+Air+Bubble%3A+Persistent+Neck+Vibrations+Evolve+into+a+smooth+Contact%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Asymmetric Disconnection of an Underwater Air Bubble: Persistent Neck Vibrations Evolve into a smooth Contact.</a> Physical Review Letters. 103, 124501(2009).</li>
<li>Miskin, M. Z., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+Formation+and+Scaling+in+Dense+Suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Droplet Formation and Scaling in Dense Suspensions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 4389-4394 (2012).</li>
<li>Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous+to+Inertial+Crossover+in+Liquid+Drop+Coalescence%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence.</a> Physical Review Letters. 103, 114501(2011).</li>
<li>Royer, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Birth+and+growth+of+a+granular+jet%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Birth and growth of a granular jet.</a> Physical Review E. 78, 011305(2008).</li>
</ol>

الكتاب ليس لها علاقة بإعلان.

في هذا القسم، نقدم بعض النصائح اللازمة لضمان الحصول على النتائج النوعية من البروتوكول. أولاً، يتم الاحتفاظ بالركيزة الزجاج الذي يجب إبقاء التدفقات السائلة الفيلم تماما خالية من التراب لضمان خصائص الفيلم السائل كاملة غير منقوصة. وهذا يمكن تحقيقه بالتنظيف المنتظم (ربما باستخدام مطهر مناسب، وتمحى أكثر علبة لتجنب تفكك في النظام). وبالمثل، ينبغي أن يكون بديلاً عادية كل الاختبار-السائل بعد بعض جولات تجريبية، لضمان دقة النتائج.
ثانيا، قاعة توزيع السوائل يجب أن يعشق جيدا وأيضا الاحتفاظ بالغلق للتأكد من الفيلم السائلة الفائضة موحدة. يمكن أن يتم ذلك بشفط الهواء من خارج منطقة الجزاء التوزيع قبل كل تجربة يدوياً. كما ينصح استخدام الخطوات ميكرومتر في مدخل السينما تعيين الفجوة-الارتفاع في مدخل السينما لسمك الفيلم الدقيقة التي تنبأ بها التقدير نوسيلت تدفق الفيلم في عدد رينولدز المقابلة. وهذا يمنع القفزة الهيدروليكية أو الدفق في المدخل.
يجب دائماً التحقق من تشغيل صمام الملف اللولبي والتحقق بشكل صحيح. وهذا لأنه مطلوب نبض مناسبة من التدفق لضمان إنتاج موجات القسري. وهذا يمكن التحقق من صوت النقر العادية صمام الملف اللولبي، فضلا عن نبض متصورة على طول أنابيب الاتصال. يجب أيضا تعيين معدل تدفق السائل إلى ضخ حقنه بعناية لضمان يتم قذف القطرات في طريقة نازف، وتجنب أي تسارع السابقة قبل أن يسقط.
ويجب ضمان معايرة الكاميرا عالية السرعة المناسبة للحصول على نتائج دقيقة للغاية. حجم الفتحة يجب أيضا أن تكون اختيرت بعناية النظر في معلمات مثل عمق الحقل، وزمن التعرض للضوء وسطوع الصورة الشاملة. للكاميرا تسبب أثناء تسجيل الفيديو، يطلب من المستخدمين أيضا تقدير ينبغي أن يسجل عدد الإطارات قبل تحريك. وهذا قد تختلف مع الأفراد، اعتماداً على الوقت أثر إسقاط، ومن ثم، ينصح العديد من الاختبارات التجريبية لممارسة قبل القياسات الفعلية. وبالمثل، يجب أن يكون مصدر الضوء مرتبة وتنتشر جيدا لتقليل الظلال في الصورة بشكل صحيح.
من المهم أن نلاحظ، وتذكر أن التركيز الرئيسي لهذه الدراسة هو الاشتراكات على موجات لديناميات تأثير القطرات المتساقطة، ومن ثم تشكيل هياكل الموجه العادية من الضروري إجراء دراسة دقيقة للفيزياء الأساسية. في سيناريوهات حيث لوحظت هياكل الموجه الانتقال بسرعة إلى هياكل ثلاثية الأبعاد، فإنه ينصح أن زاوية الميل الركازة انخفاض14،19 تيسير انتقال أبطأ من بنيات موجه .
واحد الحد من الأسلوب الذي لوحظ في حالة عدم وجود جهاز قياس تحديد سمك الفيلم لحظية الفعلية في كل منطقة من أثر. وهذا قد وفرت على تفاصيل إضافية عن الظواهر المرصودة عموما.
وباختصار، يمكن أيضا استخدام الإجراء المبين في هذا التقرير لدراسة ديناميات تطور موجه بسيطة، بينما يمكن تطبيق نظام التصوير عالي السرعة ووصف للعديد من المجالات البحثية مع ديناميات سريعة مثل قطره السائل تفكك21، 22/coalescence23، طائرات الحبيبية24، إلخ حيث لوحظت ظواهر هامة في مقياس الوقت الجزئي.

أثر الحبرية هو ظاهرة شائعة جداً في طبيعتها ويجذب الانتباه من أي مراقب الغريب1. وهو يشكل منطقة نشطة لبحث نظراً لأن العديد من التطبيقات بما في ذلك الرش والتبريد، وإطفاء، الطباعة النافثة للحبر، ورذاذ الطلاء، ترسب المطبات لحام على لوحات الدوائر المطبوعة، تصميم محركات الاحتراق الداخلي، تنظيف سطح، وطباعة الخلية2. ويمتد تطبيقه أيضا للزراعة، مثلاً، والرش الري والمحاصيل الرش3،4. رائد العمل يعود تاريخها إلى القرنال 19، مع عمل ورثينجتون5، بينما فقط وتم إحراز تقدم كبير مؤخرا نظراً لظهور التصوير عالي السرعة6. ومنذ ذلك الحين، تم إجراء دراسات عديدة؛ استخدام أنواع مختلفة من الأسطح أثر بدءاً من المواد الصلبة7،8، ضحلة،9 و10،برك عميقة السائل11 للأغشية الرقيقة12،13.
ومع ذلك، على الرغم من الحجم الكبير للبحث عن أثر الحبرية على الأسطح السائلة (أي تجمعات الضحلة والعميقة والأفلام هادئة)، أثر على تدفق السائل الرقيقة لم تتلق نفس القدر من الاهتمام. وباﻹضافة إلى ذلك، حتى الآن، قد أهملت الدراسات مساهمات الهياكل المكانية لموجات لديناميات تأثير الحبرية.
وفي هذا التقرير، نقدم إجراء تجريبي مفصل للتحقيق في هذه العملية أثر الحبرية في الأفلام المتدفقة الديناميات التي تتأثر بإجبار مدخل معدل تدفق السائل؛ أدناه، نشير إليها كأفلام 'السيطرة'. نجد أن هذه لها العديد من التطبيقات في صناعات متعددة المراحل (مثلاً في التبريد أبراج، في أعمدة التقطير، وأيضا في نظام تدفق حلقية الملحوظ في تدفقات مرحلتين)، لا سيما وأن أصبحت مراقبة الفيلم خطوة هامة في اشتداد الحرارة والنقل الجماعي في العديد من الصناعات العملية14. ويحال القارئ المهتمة ل أعمالنا السابقة العمل15 لمزيد من التفاصيل عن نتائج جهودنا البحثية في هذا.
هذا التطبيق من ذبذبات التردد من معدل تدفق مدخل يؤدي تشكيل موجات منتظمة على سطح الفيلم. علينا أن نركز على الأسرة موجه الانفرادي، الذي يتسم أساسا بقمم ضيقة مفصولة على نطاق واسع ومسبوقا بواسطة سلسلة من فرونترونينج الشعرية موجات16،،من1718. نقوم بدراسة نتائج الآثار المرتبطة بالأجزاء الرئيسية الثلاثة لهيكل موجه الانفرادي: 'شقة الفيلم'، 'موجه رابية'، ومناطق فرونترونينج 'الموجه الشعرية'. كما أننا على النقيض من هذه النتائج مع تلك المرتبطة بالأفلام المتدفقة غير المنضبط. تظهر النتائج أن الطبيعة العشوائية لظهور موجه على الفيلم غير المنضبط ملحوظا يؤثر على نتيجة انخفاض الأثر، مع مناطق منفصلة للفيلم التي تسيطر عليها كما تبين الآليات الجديدة، التي لدينا بالتفصيل كلا نوعي و الكمية.
استخدام نفس الإجراء، في الورقة السابقة15، درسنا تأثير الفيلم السيطرة على ديناميات تأثير الحبرية في نظام الرش. وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها الاختلافات الكمية والنوعية في مورفولوجيا التاج (الطول والقطر وسمك الجدار، وزاوية الميل والاتجاه) فضلا عن توزيع عدد وحجم قطرات الثانوية طردت.
في هذا التقرير، يصف لنا إقامة مصممة على فهم الدور الحاسم الذي تضطلع به هذه الهياكل المكانية في ديناميات تأثير الحبرية وأيضا هذا تفاصيل موجزة للنتائج التي توصلنا إليها ليس فقط في نظام الرش ولكن أيضا لنتائج أخرى من الحبرية أثر (أي كذاب، الانزلاق، التلاحم الجزئية/مجموع). باتباع البروتوكول القياسي الموصوفة أدناه، يمكن دراسة تأثير الفيلم السيطرة على ديناميات تأثير الحبرية بأسلوب قابل لإعادة الإنتاج.

<table><tbody><tr><td>مولد وظيفة</td><td>سلسلة GW INSTEK</td><td>AFG 2005 ، رقمي. Geo0852266</td><td>ينتج نوعا متنوعا من إشارات الموجة ، بدءا من الموجة الجيبية والمربعة إلى موجة سن المنشار بترددات مختلفة (0.1 هرتز - 5 ميجاهرتز).</td></tr><tr><td>مضخة حقنة</td><td>Braintree Scientific Inc.</td><td>BS-8000 / 225540</td><td></td></tr><tr><td>صمام الملف اللولبي</td><td>SMC-VXD</td><td>2142A. 0AE-5001</td> سلسلة تجريبية <td>تعمل بمنفذين</td></tr><tr><td></td><td>مرحل Takamisara</td><td>A5W-K. 154424C-03L</td><td></td></tr><tr><td>مضخة كهربائية</td><td>Clarke SP</td><td>SPE1200SS 1</td><td></td></tr><tr><td>مقياس تدفق</td><td>RS مكون</td><td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td> نطاق <td>القياس: 0.2-25 لتر / دقيقة</td></tr><tr><td>خطوة ميكرومتر</td><td>RS مكون</td><td>رأس ميكرومتر</td><td>0.01 مم / 0 -13 مم</td></tr><tr><td>كاميرا عالية السرعة</td><td>أوليمبوس</td><td>I-SPEED 3.</td><td>قادرة على التسجيل بسرعة تصل إلى 100 ، 000 إطار في الثانية.</td></tr><tr><td>مصدر الضوء</td><td>TLC Electrical الإمدادات</td><td>IP54 - أسود</td><td>مزدوج المغلق الهالوجين الكاشفة. التقييم 500 واط.</td></tr><tr><td>ناشر الضوء</td><td>OptiGraphix</td><td>DFPMET</td><td>250 & mu ؛ م سماكة</td></tr><tr><td>زجاج الركيزة</td><td>أداة النظارات المحدودة</td><td>الصودا الجير تعويم الزجاج ؛ 570 مم × 300 مم × 4 مم</td><td>التسامح 0.02 / 0.04.</td></tr><tr><td>عدسات الماكرو</td> <td>(أ) Nikon (b) Sigma</td><td>(a) AF-Micro-Nikkor 60 مم f/2.8 D (b) 105 مم f/2.8 Macro-Ex</td><td></td></tr><tr><td>Test-سائل</td><td>منزوع الأيونات من المختبر التحليلي الإمبراطوري كوليدج.</td><td>الحل القياسي (AnalaR)</td><td></td></tr></tbody></table>

مراقبة السينما لدراسة مساهمات موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائل المتدفق رقيقة

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

أثر الحبرية هو ظاهرة شائعة جداً في طبيعتها ويجذب انتباه سبب سحر الجمالية والتطبيقات الواسعة النطاق. الدراسات السابقة في أفلام سائلة تتدفق أهملت مساهمات الهياكل المكانية لموجات نتيجة الأثر، في حين قد تبين مؤخرا أن يكون لها تأثير كبير على ديناميات أثر إسقاط. في هذا التقرير، فإننا مخطط إجراء خطوة بخطوة للتحقيق أثر إجبار مدخل الدوري فيلم السائلة المتدفقة مما يؤدي إلى إنتاج هياكل الموجه العادية سباتيوتيمبورالي على ديناميات أثر إسقاط. مولد دالة فيما يتصل بصمام الملف لولبي يستخدم لإثارة هذه الهياكل العادية سباتيوتيمبورالي موجه على سطح الفيلم بينما ديناميات تأثير قطرات الحجم موحدة يتم التقاطها باستخدام كاميرا عالية السرعة. ثم درس ثلاث مناطق متميزة؛ أي منطقة الموجه الشعرية السابقة لذروة موجه كبيرة ومنطقة الفيلم مسطحة ومنطقة سنام الموجه. إسقاط آثار كميات دون أبعاد هامة مثل الفيلم رينولدز، ويبر ويتم أيضا فحص أرقام أوهنيسورجي معلمات من معدل تدفق الفيلم وسرعة إسقاط، وانخفاض حجم. وتظهر النتائج مثيرة للاهتمام، حتى الآن غير المكتشفة ديناميات الناجمة عن هذا التطبيق من إجبار مدخل الفيلم الفيلم تتدفق لقطرات العطالة المنخفضة والعالية على حد سواء.

ويرد وضع بروتوكول لدراسة المساهمات المقدمة موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائلة المتدفقة.

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

يمكن أن تساعدنا هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجالات الأغشية السائلة المتدفقة ، والأغشية الرقيقة ، وتأثير القطيرات. نحن نستنطرد إلى ديناميكيات تطور الأمواج. ينفصلون عند اندماج القطرات ، كما أنهم يحبسون المزالج. لذا فإن المزايا الرئيسية لهذه التقنية هي أنها توفر لنا وسيلة لدراسة الظواهر الزمنية القصيرة بدقة. لبدء الإجراء ، قم بتنظيف الركيزة الزجاجية المسطحة بقطعة قماش ناعمة بحيث تتم إزالة جميع الأوساخ والجسيمات من سطح الركيزة. اضبط محور الركيزة على زاوية الميل المطلوبة. املأ الخزان بسائل الاختبار ، مثل الماء منزوع الأيونات. ابدأ تشغيل مضخة السوائل وتأكد من أن السائل يتدفق بشكل طبيعي عبر سطح الركيزة بالكامل. تحقق من قراءة معدل التدفق على مقياس الجريان، واضبط صمام التدفق المباشر تدريجيا للوصول إلى معدل التدفق المطلوب. بعد ذلك ، لتجنب القفزة الهيدروليكية عند مدخل الفيلم أو التدفق السيئ للهواء إلى غرفة التوزيع ، اضبط نهاية السكين لغرفة التوزيع لضبط ارتفاع الفجوة في رأس الفيلم على قيمة سمك الفيلم الدقيقة لمعدل التدفق. قم بسحب الهواء يدويا من غرفة التوزيع لضمان تدفق سائل طبيعي وموحد عبر الركيزة بأكملها. بعد ذلك ، تأكد من أن مولد الوظيفة متصل بصمام الملف اللولبي في مسار تدفق السائل من خلال مرحل غير مقفل. ثم قم بتشغيل مولد الوظائف وصمام الملف اللولبي. اضبط مولد الوظيفة على تردد القوة وشكل الموجة المطلوبين. بعد ذلك، املأ حقنة بسائل الاختبار المطلوب، مثل الماء منزوع الأيونات. قم بتوصيل الأنابيب البلاستيكية النظيفة في المحقنة ، وقم بتركيب المحقنة في مجموعة مولد القطرات. قم بتوصيل الإبرة ذات القطر المطلوب بالطرف الآخر من الأنبوب البلاستيكي باستخدام شريط ورقي. قم بتركيب الأنبوب والحقنة في التجميع. اضبط موضع الإبرة لتحقيق ارتفاع السقوط المطلوب ومسافة نقطة التأثير المتيار من مدخل الفيلم. ابدأ تشغيل مضخة الحقنة واضبط معدل التدفق بحيث تتساقط قطرات الماء من الإبرة على الفيلم دون أي تسارع مسبق يمكن اكتشافه. استمر في ضبط معدل التدفق لتحقيق تردد توليد قطرات يطابق الطول الموجي للموجات على سطح الفيلم ، مما يضمن سقوط القطرات على مناطق مختلفة من الفيلم. ضع موزعات الضوء أمام مصادر الضوء ، وقم بتشغيل الضوء. تأكد من أن منطقة التصوير مضاءة بشكل موحد، ثم أطفئ الضوء. بعد ذلك ، قم بإيقاف تشغيل مولد الوظائف ومولد القطرات. قم بتركيب كاميرا عالية السرعة على حامل ثلاثي القوائم. قم بتركيب الكاميرا بعدسة ماكرو ذات البعد البؤري المطلوب وقم بتشغيل الكاميرا. ركز الكاميرا على سطح الفيلم باستخدام 7

film-control-to-study-contributions-waves-to-droplet-impact-dynamics

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

تأثير انخفاض السوائل غير النيوتونية هي عملية معقدة منذ المعلمات المادية المختلفة تؤثر على ديناميات على مدى فترة زمنية قصيرة جدا (أقل من عشر من ميلي ثانية واحدة). يتم إدخال تقنية التصوير السريع من أجل توصيف سلوكيات تأثير مختلف السوائل غير النيوتونية.

سريع التصوير وتقنيات لدراسة تأثير انخفاض ديناميات السوائل غير النيوتونية

تم وصف بروتوكول تصنيع وتشغيل أجهزة إزالة الرطوبة الميدانية (Field-DW) ، بالإضافة إلى الدراسات الأولية لتأثيرات المجالات الكهربائية على محتويات القطرات.

الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل Bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي

تم وصف جهازين تجريبيين لفحص اصطدام النفاثة السائلة على سطح متحرك عالي السرعة: جهاز مدفع هوائي وجهاز قرص دوارة. تستخدم الأجهزة لتحديد الأساليب المثلى لتطبيق معدل الاحتكاك السائل (LFM) على مسارات السكك الحديدية للتحكم في الاحتكاك في أعلى السكك الحديدية.

تصور عالية السرعة السائل جيت الانحشار على السطح المتحرك

هنا ، نوضح طريقة إنتاج بسيطة للقطرات الدقيقة التي يمكن التحكم فيها في الحجم ، أحادية التشتت ، الماء في الزيت (W / O) باستخدام جهاز موائع دقيقة بالطرد المركزي قائم على الشعيرات الدموية. لا تتطلب هذه الطريقة سوى حجم عينة صغير وتتيح إنتاجا عالي الإنتاجية. نتوقع أن تكون هذه الطريقة مفيدة للتحليلات الكيميائية الحيوية والخلوية السريعة.

القائم الشعرية جهاز ميكروفلويديك الطرد المركزي لتشكيل السيطرة الحجم من Monodisperse Microdroplets

ويقدم أسلوب تمثيلي موجوداً تجريبيا لدراسة العمليات هيدرودينامية الجزيئية في السوائل الكثيفة. التقنية تستخدم الجسيمات الصورة فيلوسيميتري أكوام الحبوب صدى، ورد عالية ويسمح المراقبة العيانية، ومباشرة العمليات الديناميكية المعروفة ومن المتوقع أن توجد في التفاعل بشدة، وارتفاع كثافة الغازات والسوائل.

أسلوب عيانية تناظرية لدراسة العمليات هيدرودينامية الجزيئية في كثافة الغازات والسوائل

وترد اثنين من أساليب مختلفة لوصف حركة الجسيمات الأولية حبة واحدة كدالة لهندسة سرير الرواسب من الصفحي لتدفق المضطرب.

بصريا على أساس توصيف الحركة الجسيمات الأولية في ركائز العادية: من الصفحي الظروف المضطربة

هذا البروتوكول يوضح التكوين التجريبية الأساسية لإجراء التجارب على دخول المياه مع مجالات وكيبلر. وتناقش أساليب لتغيير سطح السائل مع الأقمشة حدودية، وإعداد مجالات غير ترطيب كيميائيا، والخطوات اللازمة لاستخراج البيانات والتصور دفقة.

الآثار المترتبة على مجالات وكيبلر في بركة عميقة سائل مع ظروف سطح السائل غيرت والمسبار

ويهدف البروتوكول إلى التحقيق في التفاعل بين القطرات والركيزة فائقة رهاب الماء في الهواء. ويشمل ذلك معايرة نظام القياس وقياس قوة التفاعل في ركائز فائقة رهاب الماء مع كسور شبكية مختلفة.

قياس قوة التفاعل بين القطرة والركيزة فائقة رهاب الماء بواسطة طريقة ليفر البصرية

يتيح هذا البروتوكول جمع ًا فعالًا للصور التجريبية عالية السرعة لتأثيرات الإسقاط السائل ، والتحليل السريع لتلك البيانات على دفعات. لتبسيط هذه العمليات، تصف الطريقة كيفية معايرة وإعداد الجهاز، وإنشاء بنية بيانات مناسبة، ونشر برنامج نصي لتحليل الصور.

تحليل الإنتاجية العالية لتأثيرات قطرات السائل

هي ملفقة الكريستالات السليكون الأغشية الرقيقة الخلايا الشمسية على الزجاج بواسطة ترسب طبقات البورون والفوسفور السيليكون مخدر تليها التخميل التبلور عيب، وmetallisation. هو عرض Plasmonic ضوء للاحتباس من خلال تشكيل النانوية حج على سطح الخلية السيليكون توج مع عاكس منتشرة مما أدى إلى تعزيز ~ photocurrent 45٪.

الكريستالات السليكون الخلايا الشمسية الأغشية الرقيقة مع Plasmonic معززة للضوء للاحتباس

استكشف ديناميكيات اصطدام القطرات على الأفلام السائلة المتدفقة باستخدام التصوير السينمائي عالي السرعة. يتيح هذا البروتوكول دراسة ظواهر الموجات والتفاعلات الدقيقة في الأزمنة القصيرة.

مراقبة السينما لدراسة مساهمات موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائل المتدفق رقيقة

استكشف المزيد من الفيديوهات