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फिल्म नियंत्रण लहरों के योगदान के अध्ययन के लिए पतली बहती तरल फिल्मों पर छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता

Published: August 18, 2018 doi: 10.3791/57865
Automatic Translation
1, 1
1Department of Chemical Engineering, Imperial College London

Summary

एक प्रोटोकॉल लहरों के योगदान का अध्ययन करने के लिए प्रवाहित तरल फिल्मों पर छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता प्रस्तुत है ।

Abstract

छोटी बूंद प्रभाव प्रकृति में एक बहुत ही आम घटना है और अपने सौंदर्य आकर्षण और व्यापक-लेकर अनुप्रयोगों के कारण ध्यान आकर्षित करती है । बह तरल फिल्मों पर पिछले अध्ययन प्रभाव परिणाम के लिए तरंगों के स्थानिक संरचनाओं के योगदान की उपेक्षा की है, जबकि यह हाल ही में ड्रॉप प्रभाव गतिशीलता पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है दिखाया गया है । इस रिपोर्ट में, हम आवर्ती प्रवेश के प्रभाव की जांच करने के लिए एक कदम दर कदम प्रक्रिया रूपरेखा एक बहने तरल फिल्म ड्रॉप प्रभाव गतिशीलता पर spatiotemporally नियमित रूप से तरंग संरचनाओं के उत्पादन के लिए अग्रणी के लिए मजबूर । एक solenoid वाल्व के संबंध में एक समारोह जनरेटर फिल्म सतह पर इन spatiotemporally नियमित रूप से लहर संरचनाओं उत्तेजित जबकि वर्दी आकार की बूंदों के प्रभाव गतिशीलता एक उच्च गति कैमरे का उपयोग कर कब्जा कर रहे है प्रयोग किया जाता है । तीन अलग क्षेत्रों तो अध्ययन कर रहे हैं; अर्थात केशिका तरंग क्षेत्र बड़ी लहर चोटी, फ्लैट फिल्म क्षेत्र, और लहर कूबड़ क्षेत्र पूर्ववर्ती । फिल्म रेनॉल्ड्स, ड्रॉप वेबर और Ohnesorge संख्या के रूप में महत्वपूर्ण क्वांटिटी मात्रा के प्रभाव फिल्म प्रवाह दर, ड्रॉप गति, और ड्रॉप आकार द्वारा पैरामीटर की जांच भी कर रहे हैं । हमारे परिणाम दिलचस्प शो, अब तक अनदेखा गतिशीलता फिल्म दोनों कम और उच्च जड़ता बूंदों के लिए बहती फिल्म के प्रवेश के इस आवेदन के द्वारा के बारे में लाया ।

Introduction

छोटी बूंद प्रभाव प्रकृति में एक बहुत ही आम घटना है और किसी भी जिज्ञासु पर्यवेक्षक1से ध्यान आकर्षित करती है । यह एक सक्रिय अनुसंधान अपने स्प्रे सहित कई अनुप्रयोगों के कारण क्षेत्र का गठन ठंडा, आग दमन, inkjet मुद्रण, स्प्रे कोटिंग, मुद्रित सर्किट बोर्डों पर मिलाप धक्कों की जमाव, आंतरिक दहन इंजन के डिजाइन, सतह की सफाई, और सेल मुद्रण2। इसके आवेदन कृषि के लिए भी फैली हुई है, उदाहरण के लिए, सिंचाई छिड़क और फसलछिड़काव 3,4। अग्रणी काम 19वीं सदी के लिए वापस तिथियां,5Worthington के काम के साथ, जबकि प्रमुख अग्रिम ही हाल ही में उच्च गति6इमेजिंग के उद्भव की वजह से किया गया है । तब से, कई अध्ययनों से बाहर किया गया है; प्रभाव के विभिंन प्रकार के ठोस7,8, उथले,9 और गहरे तरल पूल10,11 से पतली फिल्मों12,13से लेकर सतहों का उपयोग करना ।

हालांकि, तरल सतहों पर छोटी बूंद प्रभाव पर अनुसंधान की बड़ी मात्रा के बावजूद (यानी, उथले और गहरे पूल और quiescent फिल्मों), बहने पतली तरल फिल्मों पर प्रभाव के रूप में ज्यादा ध्यान नहीं मिला है । इसके अलावा, अब तक, अध्ययन तरंगों के स्थानिक संरचनाओं के योगदान को उपेक्षित कर दिया है छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता ।

इस रिपोर्ट में, हम पर छोटी बूंद प्रभाव प्रक्रिया की जांच करने के लिए एक विस्तृत प्रयोगात्मक प्रक्रिया वर्तमान बहती फिल्मों जिसका गतिशीलता प्रवेश से प्रभावित कर रहे हैं-तरल प्रवाह दर के लिए मजबूर; नीचे, हम उंहें ' नियंत्रित ' फिल्मों के रूप में देखें । हम पाते है कि इन बहुत अवस्थायां इंडस्ट्रीज में कई आवेदन किया है (जैसे, शीतलक टावर्स में, आसवन कॉलम में, और भी कुंडलाकार प्रवाह शासन में दो चरण प्रवाह में मनाया), खासकर के रूप में फिल्म नियंत्रण में एक महत्वपूर्ण कदम बन गया है गर्मी और बड़े पैमाने पर दोनों का गहनता कई प्रक्रिया उद्योगों में स्थानांतरण14. इच्छुक पाठक इस पर हमारे शोध प्रयासों के परिणामों के बारे में अधिक जानकारी के लिए हमारे पिछले काम15 के लिए भेजा गया है ।

फिल्म की सतह पर नियमित तरंगों के गठन में प्रवेश प्रवाह दर परिणाम के आवृत्ति दोलनों के इस आवेदन । हम एकाकी लहर परिवार पर ध्यान केंद्रित है, जो मूलतः व्यापक रूप से अलग संकीर्ण चोटियों द्वारा विशेषता है और सामने की एक श्रृंखला से पहले चल रहा है केशिका तरंगों16,17,18। हम एकाकी तरंग संरचना के तीन मुख्य भागों के साथ जुड़े प्रभावों के परिणाम का अध्ययन: ' फ्लैट ' फिल्म, ' लहर कूबड़ ', और सामने चल रहे ' केशिका लहर ' क्षेत्रों । हम भी अनियंत्रित बहती फिल्मों से जुड़े लोगों के साथ इन परिणामों के विपरीत । हमारे परिणामों से पता चलता है कि अनियंत्रित फिल्म पर लहर उपस्थिति के stochastic प्रकृति स्पष्ट रूप से नियंत्रित फिल्म के अलग क्षेत्रों के साथ भी नया तंत्र है, जो हम दोनों गुणात्मक और विस्तृत है दिखा रहा है, ड्रॉप प्रभाव के परिणाम को प्रभावित करता है मात्रात्मक.

पिछले पत्र15में, एक ही प्रक्रिया का उपयोग कर, हम छप शासन में छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता पर फिल्म नियंत्रण के प्रभाव का अध्ययन किया । प्राप्त परिणाम मुकुट आकृति विज्ञान (ऊंचाई, व्यास, दीवार मोटाई, झुकाव कोण, और दिशा) के रूप में अच्छी तरह से संख्या और आकार के वितरण में बाहर निकाली माध्यमिक बूंदों की दोनों मात्रात्मक और गुणात्मक अंतर दिखाया ।

इस रिपोर्ट में, हम डिजाइन सेट अप छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता में इन स्थानिक संरचनाओं द्वारा निभाई गई महत्वपूर्ण भूमिका को समझने के लिए और भी न केवल छप शासन में हमारे निष्कर्षों के संक्षिप्त विवरण लेकिन छोटी बूंद के अन्य परिणामों के लिए भी मौजूद वर्णन प्रभाव (अर्थात उछल, फिसलने, आंशिक/कुल संमिलन) । नीचे वर्णित मानक प्रोटोकॉल का पालन करके, छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता पर फिल्म नियंत्रण का प्रभाव एक reproducible फैशन में अध्ययन किया जा सकता है ।

Protocol

1. प्रायोगिक रिग सेटअप

नोट: चित्र 1देखें ।

  1. गिरती फिल्म यूनिट
    1. एक साफ, मुलायम कपड़े के साथ सब्सट्रेट (ग्लास) सतह की सफाई से शुरू करो । सुनिश्चित करें कि कोई गंदगी इसकी सतह है, जो तरल गुणों को बदल जाएगा का पालन किया है ।
    2. वांछित झुकाव कोण करने के लिए कांच सब्सट्रेट की धुरी सेट. एक झुकाव कोण, β, 15 ˚ के इस काम में इस्तेमाल किया गया था ।
    3. इलेक्ट्रिक पंप पर स्विच और फिल्म की सतह पर एक सामांय तरल प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए आगे कांच सब्सट्रेट साफ । इस काम के लिए, परीक्षण तरल जल रहे थे ।
    4. सब्सट्रेट की पूरी सतह गीला है सुनिश्चित करें ।
    5. प्रवाह मीटर का उपयोग कर फिल्म प्रवाह दर को मापने । इस काम के लिए, प्रवाह की दर १.६६७ x 10-3 और 10 x 10- 3 एम3के बीच संगत फिल्म रेनॉल्ड्स संख्या के साथ अलग किया गया था, = ρq/डब्ल्यू µ, ५५.५ और ३३३ के बीच लेकर । डब्ल्यू गिरने फिल्म चौड़ाई, ०.३० मीटर है ।
    6. धीरे ग्लास सब्सट्रेट पर वांछित प्रवाह दर प्राप्त करने के लिए प्रवाह कनेक्शन पर वाल्व समायोजित करें ।
    7. चुना प्रवाह दर के लिए इसी Nusselt फिल्म मोटाई मूल्य के लिए फिल्म प्रवेश पर माइक्रोमीटर कदम का सेट समायोजित करें, फिल्म प्रवेश या वितरण कक्ष में हवा की एक backflow पर एक हाइड्रोलिक कूद से बचने के लिए ।
    8. मैंयुअल रूप से फिल्म की सतह पर एक समान प्रवाह बहाव प्राप्त करने के लिए वितरण कक्ष में सभी हवा अपनाना ।
  2. फिल्म नियंत्रण इकाई
    1. सुनिश्चित करें कि समारोह जनरेटर एक गैर के माध्यम से solenoid वाल्व से जुड़ा है एक डाटा अधिग्रहण कार्ड (डैक) के माध्यम से कुंडी रिले ।
    2. दोनों solenoid वाल्व और समारोह जनरेटर पर स्विच करें ।
    3. वांछित मजबूर आवृत्ति के लिए समारोह जनरेटर सेट करें । इस काम में, आवृत्तियों की 2 और 3 हर्ट्ज का उपयोग किया गया.
    4. वांछित वेव संकेत (साइन लहर, sawtooth लहर, वर्ग तरंग, आदि) चुनें । इस काम में, एक साइन लहर संकेत उपयोग किया गया था । चित्रा 2a और बी एक अनियंत्रित फिल्म और एक नियंत्रित फिल्म के बीच विपरीत दिखाते हैं ।
  3. छोटी बूंद पीढ़ी प्रणाली
    1. एक पानी से भरा सिरिंज के लिए एक साफ प्लास्टिक टयूबिंग देते हैं ।
    2. छोटी बूंद जनरेटर में सिरिंज डालें.
    3. प्लास्टिक टयूबिंग के दूसरे छोर करने के लिए (वांछित छोटी बूंद व्यास पर निर्भर करता है) एक चुना आकार की एक सिरिंज सुई प्रत्यय । छोटी बूंद व्यास रेंज ०.००२३ से ०.००४४ मीटर के बीच था अध्ययन किया ।
    4. फिल्म की सतह के ऊपर ड्रॉप की गिरावट ऊंचाई समायोजित करें । इस काम में, ड्रॉप की गिरावट ऊंचाई ०.००५ के लिए ०.४५ मीटर से विविध था, ०.३० ± ०.०२-२.९६ ± ०.०६ मी. के बीच प्रभाव की गति दे रही है ।
    5. इसी तरह, फिल्म प्रवेश से ड्रॉप के streamwise प्रभाव बिंदु सेट । यह सुनिश्चित करने के लिए इस काम में ०.३ मीटर के लिए सेट किया गया था लहरों अच्छी तरह से प्रभाव से पहले का गठन कर रहे हैं ।
    6. सिरिंज पंप के लिए एक वांछित प्रवाह दर निर्धारित करें ।
    7. फिल्म सतह पर गठित लहरों की तरंग दैर्ध्य से अधिक एक छोटी बूंद पीढ़ी आवृत्ति को प्राप्त करने के लिए प्रवाह की दर को समायोजित; नियंत्रित फिल्म के विभिन्न क्षेत्रों पर बूँदें क्रमिक को सुनिश्चित करने के लिए । चित्र 2cदेखें; चित्रा 2d में एक विलक्षण तरंग की वृद्धि के साथ प्रत्येक क्षेत्र19,20के नीचे प्रवाह प्रोफ़ाइल में समानता दिखाने के लिए ।
  4. उच्च-गति इमेजिंग सेटअप
    1. एक तिपाई स्टैंड (या किसी भी अंय उपयुक्त व्यवस्था) पर कैमरा रखें ।
    2. वांछित फोकल लंबाई के साथ मैक्रो लेंस का चयन करें और कैमरे से कनेक्ट ।
    3. उच्च गति कैमरे पर स्विच और फिल्म की सतह पर प्रत्यक्ष ध्यान देना सुनिश्चित करते हैं । फिल्म सतह के लिए क्रमशः 7 ˚ और 12 ˚ क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर विचलन पर कैमरा संरेखित करें । यह प्रभाव प्रक्रिया के एक उत्कृष्ट पक्ष दृश्य छवि देता है, क्रमशः streamwise और spanwise दिशाओं में ६७.५ µm/पिक्सेल और ४६.६ µm/पिक्सेल के एक संकल्प में जिसके परिणामस्वरूप ।
    4. कैमरे का ध्यान समायोजित-लेंस (सबसे बड़ा एपर्चर पर) एक अंशांकन छोटी बूंद प्रभाव स्थान पर बिल्कुल रखा आइटम का उपयोग कर ।
    5. एक बार एक तेज ध्यान प्राप्त किया गया है, एपर्चर को कम करने के लिए केवल प्रकाश की एक छोटी राशि कैमरे में प्रवेश करती है ।
    6. वांछित फ्रेम दर, संकल्प, और उच्च गति कैमरे के शटर गति सेट करें । एक फ्रेम दर ५००० एफपीएस, ८०० x ६०० संकल्प, एपर्चर आकार 1/16, और 1 µs के एक शटर गति इस काम में इस्तेमाल किया गया ।
    7. प्रकाश स्रोत के सामने प्रकाश विसारक प्लेस, के रूप में चित्रा 1Cमें दिखाया गया है, प्रकाश समान रूप से इमेजिंग क्षेत्र में फैलाना है सुनिश्चित करने के लिए ।
    8. प्रकाश स्रोत पर शक्ति इमेजिंग क्षेत्र पर प्रकाश की वर्दी बाटने की पुष्टि करने के लिए ।

2. अंशांकन

नोट: चित्र 3देखें ।

  1. फिल्म प्रवाह की दिशा में एक शासक रखो (बिल्कुल प्रभाव के मौके पर) और फिल्म की सतह पर मापा अंक के स्नैपशॉट प्राप्त करते हैं ।
  2. दोहराएँ २.१ लेकिन spanwise दिशा में शासक के साथ.
  3. फिल्म सतह पर स्थानिक संकल्प प्राप्त करने के लिए ऊपर का उपयोग करें ।

3. वीडियो रिकॉर्डिंग और डेटा अधिग्रहण

  1. एक बार फिल्म प्रवाह रिग पर स्थापित है, सिरिंज पंप शुरू करने और फिल्म की सतह पर टपकता बूंदों के प्रभाव का पालन ।
  2. समारोह जनरेटर शुरू और फिल्म की सतह पर spatiotemporally नियमित तरंगों के उत्पादन का निरीक्षण ।
  3. सुनिश्चित करें कि लगातार बूँदें नियंत्रित फिल्म सतह के विभिन्न क्षेत्रों को प्रभावित कर रहे हैं ।
  4. निरीक्षण के बाद ट्रिगर फ्रेम संख्या और वीडियो लंबाई के लगभग आधे करने के लिए पर्याप्त रूप से प्रभाव को पकड़ने के लिए यह निर्धारित किया है ।
  5. प्रकाश स्रोत पर शक्ति और छवि पर कब्जा एक बार एक प्रभाव होता है ट्रिगर ।
  6. प्रकाश स्रोत से बिजली एक बार छवि पर कब्जा करने के लिए तरल फिल्म के overheating से बचने के लिए पूरा हो गया है ।
  7. नेत्रहीन कंप्यूटर स्क्रीन पर प्राप्त स्नैपशॉट का विश्लेषण । अगर प्रभाव फ्लैट फिल्म, केशिका लहर, या लहर कूबड़ क्षेत्रों में से एक पर हुई है देखने के लिए जांच करें ।
  8. नीचे ट्रिम कर दीजिए प्रभाव प्रक्रिया दिखा भाग के लिए वीडियो और एक वीडियो में फ्रेम रेंज बचाने/
  9. दोहराने ३.५-३.८ और रिकॉर्ड फिल्म की सतह पर सभी क्षेत्रों पर व्यक्तिगत प्रभाव, अर्थात एकाकी कूबड़, केशिका तरंगों, और फ्लैट फिल्म ।

4. छवि पोस्ट-प्रोसेसिंग और विश्लेषण

  1. किसी मापनी को दृश्य के क्षेत्र में रखें और 1 सेमी में कितने पिक्सेल फ़िट करें को परिकलित करके स्थानिक रिज़ॉल्यूशन की गणना करे. अंशांकन छवि का उपयोग कर, छवि आयाम माप के लिए एक स्केलर कारक प्राप्त ।
  2. उच्च गति छवियों से अलग प्रभाव क्षेत्रों पर प्रभाव प्रक्रिया के परिणामों की तुलना करें । उल्लेखनीय अंतर देखने के लिए जांच करें ।
  3. एक उपयुक्त MATLAB छवि प्रसंस्करण दिनचर्या का उपयोग करना, प्रभाव प्रक्रिया के उत्पाद की विशेषताओं विशेषताओं को मापने: अर्थात छप मोड में, मुकुट ऊंचाई, व्यास, दीवार मोटाई, झुकाव कोण, मुकुट का सामना करना पड़ दिशा, संख्या और आकार को मापने निकाली गई द्वितीयक बूंदों का वितरण ।
  4. कम वेबर प्रभावों के लिए ऊपर ४.३ के रूप में इसी तरह मात्रात्मक विश्लेषण ले । टाइम-फ़्रेम किए गए चित्रों से सैटेलाइट ड्रॉप्स के पिंच-ऑफ़ समय की गणना करें और द्वितीयक ड्रॉप्स के बंद होने से पहले आंशिक संमिलन में बनाई गई स्तंभ की सर्वोच्च लंबाई और चौड़ाई मापने के लिए । निकालें द्वितीयक ड्रॉप्स के आकार को मापने । एक बार चुटकी बंद प्रक्रिया में झरना की संख्या गिनती ।
  5. प्रत्येक क्षेत्र में सभी गुणात्मक मतभेदों का निरीक्षण ।

Representative Results

मूलतः, प्रभावों की दो श्रेणियों का अध्ययन किया गया; पहले कम जड़ता के साथ बूंदों के लिए था (यानी, ड्रॉप वेबर संख्या,(हम घ= ρdu2/σ) ३.१ से २४.० को लेकर जबकि दूसरी उच्च जड़ता के साथ बूंदों के लिए गया था (यानी, हमडी ९४ के लिए ५३९) एक छप परिणाम में जिसके परिणामस्वरूप । एक ही प्रयोगात्मक प्रक्रिया, तथापि, दोनों अध्ययनों के लिए पीछा किया गया था । अंय संबंधित क्वांटिटी मात्रा अध्ययन में प्रयुक्त फिल्म रेनॉल्ड्स संख्या (Re = ρq/डब्ल्यू µ, ५५.५ और ३३३ के बीच लेकर), फिल्म वेबर संख्या (हम = ρhएनयूएन2 /σ, ०.१०६१ और २.१०२४ के बीच लेकर), ड्रॉप Ohnesorge संख्या (Oh = µ/(ρσd)1/2, ०.००१८ और ०.००२५ के बीच लेकर) और Kapitza संख्या (Ka = σρ1/3/g 1/3 µ 4/3, जो पानी के लिए ३३६३ होने की गणना की गई). Nusselt फिल्म मोटाई (hN = [(3µ2Re)/(दर्षाया2gsinβ)]1/3) ४.०३४ x 10-4 से ७.३२८ x 10-4 एम से श्रेणी करने के लिए पाया गया था, जबकि Nusselt फिल्म वेग (यूएन = दर्षायाgsinβhएन2/3µ) ०.१३७६ से ०.४५४५ मी श्रेणी के लिए मिला था । उपरोक्त सभी समीकरणों के लिए, q फिल्म प्रवाह दर है, ०.००१६६७ और ०.०१ m3/ β सब्सट्रेट झुकाव कोण, क्षैतिज करने के लिए 15 ˚ पर तय है; µ और दर्षाया चिपचिपापन और घनत्व हैं, क्रमशः, पानी की ०.००१ पीए एस और १००० किग्रा/ σ सतह तनाव बल (०.०७२ एन/ और जी गुरुत्वाकर्षण बल (९.८१ मी2) है ।

कम जड़ता प्रभावों में, प्रवृत्तियों मनाया, हालांकि थोड़ा समान (चित्रा 4), स्पष्ट रूप से असमान अंतर की एक संख्या का प्रदर्शन किया । सबसे पहले, यह आम तौर पर देखा गया था कि उपग्रह लहर कूबड़ क्षेत्र पर उत्पादित ड्रॉप के आकार हमेशा प्रभाव के अंय क्षेत्रों की तुलना में बड़ा था । पीछे मुड़कर देखें, विपरीत केशिका लहर क्षेत्र पर सच पाया गया था । सैटेलाइट की बूँदें हमेशा बहुत छोटी थीं. यह इसलिए होता है क्योंकि प्रभाव ड्रॉप द्वारा उत्पादित रेडियल तरंग विद्यमान केशिका तरंग द्वारा दबा दिया जाता है । एक परिणाम के रूप में, आगे की लहर के प्रसार के लिए खड़ी बढ़ाव गिरावट है, जो अपनी क्षमता को खोने के लिए एक पर्याप्त लंबी ऊर्ध्वाधर कॉलम विकसित करने में परिणाम है, जिससे केवल छोटे माध्यमिक बूंदें पतला कॉलम से बेदखली के लिए अग्रणी गठित. यह भी देखा गया कि एक झरना की प्रवृत्ति बहुत अंय क्षेत्रों की तुलना में लहर कूबड़ पर कम था । सभी मामलों में जांच की, आंशिक संमिलन के उत्पाद, शायद ही एक और आंशिक संमिलन अनुभवी, जबकि एक फ्लैट फिल्म पर, तीन से चार तक मनाया जाता है । कॉलम ऊंचाई भी उच्च और सबसे अंय क्षेत्रों के साथ तुलना में लहर कूबड़ क्षेत्र पर प्रवाह की दिशा में झुका हुआ मनाया गया ।

प्रभाव के अंय क्षेत्रों के साथ तुलना में फ्लैट फिल्म क्षेत्र पर, वहां एक शेख़ी परिणाम की प्रवृत्ति में वृद्धि हुई है । इस मजबूत स्नेहन इस पतली सपाट फिल्म है, जो नीचे जल निकासी/ड्रॉप और फिल्म के बीच हस्तक्षेप हवा परत के thinning, जिससे विलय को रोकने के द्वारा ड्रॉप पर लागू बल के कारण होता है । यह तो मनाया ड्रॉप विकृति के रूप में के रूप में अच्छी तरह से अंततः लिफ्ट में परिणाम है । इसकी तुलना में, लहर कूबड़ पर प्रभाव अधिक आंशिक संमिलन के लिए प्रवण हैं, अंशतः इस फिल्म की मोटाई के कारण, पूर्व के अभाव मौजूदा लहरों (के रूप में केशिका लहर क्षेत्र में पाया), और अंत में कम चिकनाई में प्रवाह संचलन की वजह से बल इस क्षेत्र । इन संचई अंय क्षेत्रों पर उत्पादित की तुलना में नहीं बल्कि अब कॉलम की पीढ़ी में परिणाम है ।

तरल फिल्म प्रवाह दर में वृद्धि के साथ (यानी, फिल्म आरई); केशिका तरंगों पर प्रभाव अक्सर विलय के बिना केशिका लहर की बूंद की एक सौंय फिसलने में हुई ( चित्र 5-5hदेखें) । इस रोलिंग ड्रॉप (चित्रा 5d-5f) बाद में तो चढ़ाई पर एकांत कूबड़ आ (आंकड़ा और 5h) जहां यह एक आंशिक संमिलन अनुभव (नहीं दिखाया) । हालांकि, एक स्थिर आंशिक संमिलन से सपाट फिल्म क्षेत्र परिवर्तन पर प्रभाव के परिणाम शेख़ी मोड एहसान करने के लिए । केशिका लहर पर प्रभाव के मामले में, फिल्म में वृद्धि फिर से अधिक बारीकी से नुकीला केशिका तरंगों है जो फिर एक "तकिया" जिस पर ड्रॉप "सवार", इसलिए बूंदों के मनाया फिसलने के रूप में काम करने के लिए नेतृत्व किया । से कम में फिरसे, एक बहुत जल्दी छोड़ के बंद चुटकी आम तौर पर फ्लैट फिल्म क्षेत्र पर मनाया जाता है (आकार के प्रारंभिक ड्रॉप के ९०%), इस ड्रॉप के साथ कुछ "नाच" मोड का अनुभव करने से पहले यह बाद में विलीन हो जाता है और एक सामांय आंशिक संमिलन में परिणाम । यह है, तथापि, नियंत्रित फिल्म के अंय क्षेत्रों पर नहीं मनाया ।

ड्रॉप में वृद्धि के साथ हमडी, यह देखा गया था कि कॉलम ऊंचाई फ्लैट फिल्म क्षेत्र और वेव कूबड़ पर दोनों वृद्धि हुई है लेकिन केशिका लहर क्षेत्र पर कम ।

अंत में, ड्रॉप आकार में वृद्धि के साथ, अब और व्यापक कॉलम फ्लैट फिल्म क्षेत्र है, जो बारी में एक बड़ा उपग्रह ड्रॉप को जंम दिया पर मनाया गया । हालांकि, वेव कूबड़ पर, यह नहीं देखा गया था, बजाय, कुल संमिलन के लिए एक संक्रमण मनाया गया था । केशिका लहर पर, ड्रॉप आकार में वृद्धि गिरावट के कम फिसलने और आंशिक संमिलन के लिए एक संक्रमण के लिए नेतृत्व किया । सबसे बड़ी गिरावट बहरहाल, कुल संमिलन के लिए लगभग तुरंत उपज । इन परिणामों का सारांश तालिका 1में प्रस्तुत किया गया है ।

छोटी बूंद वेग १.७० ± ०.०३ मी परे, एक छप परिणाम फिल्म सतह (चित्रा 6) पर सभी तीन क्षेत्रों में मनाया जाता है । हालांकि, हालांकि इसी तरह के परिणाम के रूप में अच्छी तरह से इस शासन में मनाया जाता है, हड़ताली मतभेदों को मुकुट की आकृति विज्ञान में मनाया जाता है-इसकी ऊंचाई, व्यास, दीवार मोटाई, झुकाव कोण, coalescing समय के रूप में अच्छी तरह के रूप में संख्या और बाहर निकाल के आकार वितरण द्वितीयक बूंदें ।

' तरंग कूबड़ क्षेत्र ' में, मुकुट संरचना है कि ' केशिका ' और ' फ्लैट फिल्म क्षेत्रों ' में से अलग है, के रूप में अपनी आकृति और अधिक नियमित रूप से है । यह भी एक मोटा मुकुट दीवार के पास और मुकुट ऊंचाई ' केशिका ' और ' फ्लैट फिल्म क्षेत्रों ' में मनाया उन लोगों की तुलना में अधिक है । अन्य क्षेत्रों में गठित मुकुट के साथ तुलना में इसके रिम से बाहर निकाले गए कम माध्यमिक बूंदों भी कर रहे हैं । अंत में, मुकुट बह फिल्म से बह रहा है इससे पहले कि एक लंबा संमिलन समय मनाया जाता है ।

' केशिका तरंग ' और ' फ्लैट फिल्म क्षेत्र ' में, मुकुट का गठन भी काफी सुविधाओं के आधार पर अलग हैं । सबसे पहले, यह देखा गया कि मुकुट के पीछे की ऊंचाई केशिका कूबड़ के साथ ही इस ' केशिका लहर क्षेत्र ' में प्रवाह उत्क्रमण गतिशीलता से प्रभावित है, इसलिए मुकुट अधिक ईमानदार प्रकट करने के लिए गठन के कारण । तरल द्रव्यमान पिछड़े जो मुकुट का गठन के पीछे की ऊंचाई बढ़ाने के परिवहन में यह प्रवाह उलटा परिणाम है । यह, तथापि, फ्लैट फिल्मों पर नहीं मनाया जाता है: मुकुट स्वाभाविक रूप से तरल प्रवाह की दिशा में झुका है और आगे बढ़ाने के साथ और भी झुकाव है । इस झुकाव मुकुट के दोनों ऊपर और नीचे की छोर में मनाया जा सकता है । इसकी तुलना में, केशिका तरंगों पर, के रूप में फिल्म पुनः वृद्धि हुई है, मुकुट के पीछे की ओर एक काफी विपरीत है कि फ्लैट फिल्मों पर मनाया तरीके से अधिक ' ईमानदार ' बनने के लिए प्रकट होता है । फ्लैट फिल्म पर क्राउन ऊंचाई हालांकि, सब्सट्रेट की परिशोधन के कारण केशिका तरंगों पर उस से अधिक है । फ्लैट फिल्मों पर उस के साथ तुलना में केशिका तरंगों पर, क्राउन रिम से माध्यमिक छोटी बूंद बेदखली की एक और अधिक तेजी से शुरू भी है । अंत में, और अधिक माध्यमिक बूंदों कि केशिका तरंगों पर से फ्लैट फिल्मों पर मुकुट के रिम पर बाहर निकाल रहे हैं।

मुकुट के लौकिक विकास के प्रवाह के सभी क्षेत्रों में पुन: फिल्म पर मुकुट व्यास के एक कमजोर निर्भरता से पता चलता है । पुनः पर सबसे कमजोर निर्भरता ' लहर कूबड़ क्षेत्र ' में मनाया जाता है । ' फ्लैट फिल्म क्षेत्र ' में, मुकुट ऊंचाई पुनः के रूप में की उंमीद के साथ वृद्धि के लिए मनाया जाता है, के बाद से बड़ा पुनः मोटी फिल्मों के साथ जुड़े रहे हैं । प्रवाह दिशा की ओर मुकुट झुकाव की डिग्री भी ' फ्लैट ' फिल्म में वृद्धि के साथ अधिक है, और ' लहर कूबड़ ' क्षेत्रों; यह प्रभाव, तथापि, कम ' केशिका लहर क्षेत्र ' में स्पष्ट प्रतीत होता है ।

' लहर कूबड़ क्षेत्र ' में, वहां कम माध्यमिक बूंदें पुनः बढ़ाने के साथ बाहर निकाले गए हैं । वहां पुनःपर मुकुट ऊंचाई के एक कुछ कमजोर निर्भरता प्रतीत होता है, जबकि बढ़ती पुनःके साथ मुकुट coalescing समय में कमी है, जो बहने फिल्म है जिस पर प्रभाव होता है की वृद्धि की गति का परिणाम है, जो जल्दी से coalescing मुकुट को मूल प्रभाव बिंदु से दूर झाडू । वहां भी है ' वेव कूबड़ क्षेत्र ' में क्राउन के झुकाव में परिवर्तन की जड़ता के बीच प्रतिस्पर्धा पर निरभर है प्रभाव ड्रॉप और बहने फिल्म की है । कम पुनःपर, मुकुट बहाव की दिशा चेहरे, जबकि उच्च पुनः मूल्यों पर, यह ऊपर (चित्रा 7) चेहरे । यह प्रवृत्ति ' केशिका लहर ' और ' फ्लैट फिल्म क्षेत्रों ' में नहीं मनाया जाता है ।

' केशिका लहर क्षेत्र ' में, और अधिक माध्यमिक बूंदों कम आरईपर मनाया जाता है । वहां भी पुनःके साथ समग्र मुकुट ऊंचाई में वृद्धि हुई है, और, कम से कम फिरसे, छोटी बूंद इंजेक्शन मुख्य रूप से streamwise दिशा की ओर है (मुकुट रिम के साथ पीछे की तुलना में आगे पर उच्च और भी streamwise की ओर अधिक झुका दिशा) । ऊंचाई उच्च पुनःमें अधिक सममित हो जाता है, जो उच्च कूबड़ के संतुलन के प्रभाव का एक परिणाम के रूप में माना जाता है जो केशिका तरंगों उनके पीछे पर अधिकारी, जिससे वापस क्राउन रिम ऊंचाई से संतुलन ।

छोड़ वेबर प्रभाव के साथ, यह देखा जा सकता है कि क्राउन व्यास बढ़ रही है हमडीके साथ एक अधिक दर पर बढ़ जाती है; सबसे बड़ी दर ' तरंग कूबड़ क्षेत्र ' के साथ जुड़ा हुआ है । और इस छप शासन में बाहर निकाली माध्यमिक छोटी बूंद की संख्या और आकार वितरण में मनाया अंतर चित्रा 8 और 9 चित्रा, क्रमशः में दिखाए जाते हैं । इन परिणामों का सारांश तालिका 2में प्रस्तुत किया गया है ।

Figure 1
चित्रा 1: प्रयोगात्मक रिग । (क) प्रयोगात्मक रिग के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व, एक झुका हुआ ग्लास सब्सट्रेट पर तरल फिल्म के प्रवाह के लिए गिरने फिल्म इकाई से मिलकर; एक फिल्म नियंत्रण इकाई (एक solenoid एक गैर डेटा अधिग्रहण कार्ड और एक समारोह जनरेटर जो स्वचालित खोलने और solenoid वाल्व के समापन को नियंत्रित करने के संकेत भेजता है के द्वारा रिले कुंडी भर में जुड़े वाल्व से मिलकर); एक सिरिंज पंप फिल्म सतह के ऊपर गणना की ऊंचाई से नियंत्रित आकार की बूंदों की पीढ़ी के लिए इस्तेमाल किया, और डिजिटल इमेजिंग के लिए एक उच्च गति कैमरा । प्राप्त परिणाम कंप्यूटर प्रणाली पर विश्लेषण कर रहे हैं । रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी की अनुमति से Adebayo और मटर २०१७15 से reproduced । (ख) रिग का एक सचित्र दृश्य । (ग)-(घ) प्रकाश व्यवस्था का सचित्र वर्णन. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: एक बह तरल फिल्म पर लहर विकास गतिशीलता पर फिल्म नियंत्रण का प्रभाव । (क) फिल्म नियंत्रण से पहले फिल्म सतह की Shadowgraph छवि. फिल्म प्राकृतिक रूप से विकसित तरंगों है जो प्रकृति में stochastic है और अनियमित spatiotemporal गतिशीलता प्रदर्शन की उपस्थिति की विशेषता है । (ख) मजबूर करने के बाद फिल्म सतह की Shadowgraph छवि. लहरों spatiotemporally नियमित रूप से कर रहे है और उंमीद के मुताबिक, स्थानिक संरचना से योगदान प्रतिपादन के लिए आसान अध्ययन ड्रॉप प्रभाव । (ग) फिल्म सतह पर विभिन्न क्षेत्रों अर्थात केशिका लहर, सपाट फिल्म और लहर कूबड़ क्षेत्रों पर प्रकाश डाला एक नियंत्रित बहने वाली तरल फिल्म पर एकान्त तरंग गठन. (घ) एक विलक्षण लहर प्रत्येक क्षेत्र में प्रवाह प्रोफ़ाइल दिखा संरचना का बढ़ाया देखें । रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी की अनुमति से Adebayo और मटर २०१७15 से reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3:५००० एफपीएस पर स्थानिक संकल्प । 15 ˚ के एक सब्सट्रेट झुकाव कोण के साथ, स्थानिक संकल्प क्रमशः streamwise और spanwise दिशाओं में ६७.५ µm/पिक्सेल और ४६.६ µm/पिक्सेल होने की गणना की है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: कम जड़ता के परिणाम पर फिल्म नियंत्रण का प्रभाव एक नियंत्रित फिल्म बहती के विभिंन क्षेत्रों को प्रभावित बूंदें, एक अनियंत्रित फ़िल्म के खिलाफ विपरीत । छोटी बूंद गिरावट-ऊंचाई ०.००५ मीटर है, ड्रॉप आकार ३.३ मिमी है, फिल्म की गति 5 x 10-3 एम3है, आवृत्ति मजबूर 2 हर्ट्ज, फिल्म पुनः १६६.५ के लिए इसी, ड्रॉप हम ३.१३४ और ओह ०.००२१ है । ड्रॉप फिल्म सतह दृष्टिकोण (एक) और संपर्क (ख) पर, यह और फिल्म के बीच हस्तक्षेप हवा परत के जल निकासी चलाता है । ड्रॉप आकार की विकृति में इन परिणामों और फिल्म की सतह पर केशिका लहर का एक रेडियल प्रसार, प्रभाव बिंदु पर शुरू (सी-डी). एक बार हवा की परत उठी है, तरल फिल्म के साथ तरल ड्रॉप के विलय मनाया (ई) और बेलनाकार तरल कॉलम के एक ऊर्ध्वाधर विकास (एक आंशिक/कुल संमिलन मामले में) है । यह एक रन-अप पर केशिका तरंगों का गठन स्तंभ है, जो यह बढ़ाव के बाद है । अंत में, एक चुटकी एक उपग्रह ड्रॉप के बंद (जी एच) मनाया जाता है, एक आंशिक संमिलन मामले में, जो प्रारंभिक मां ड्रॉप करने के लिए छोटे आकार का है । संमिलन प्रक्रिया के एक दोहराने के रूप में अच्छी तरह से देखा जाता है (i-j) । गुणात्मक मतभेद मनाया परिणामों में देखा जाता है (या तो शेख़ी या फिसलने या आंशिक संमिलन) और एक झरना की उपस्थिति; मात्रात्मक अंतर चुटकी-ऑफ समय में मनाया जाता है, जबकि तरल स्तंभ के आकार (ऊंचाई और चौड़ाई) का गठन, बेदखल उपग्रह ड्रॉप के आकार, और झरना अंक । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5: छोटी बूंद एक नियंत्रित बहती फिल्म की केशिका लहर क्षेत्र पर फिसलने । छोटी बूंद व्यास २.३ मिमी, ०.००८ मीटर की गिरावट की ऊंचाई के साथ है, जबकि फिल्म प्रवाह की दर 10 x 10-3 एम3है, इसी Oh = ०.००२४ के लिए इसी, हमघ = ५.०१४, और फिल्म पुनः = ३३३, क्रमशः । मजबूर 2 हर्ट्ज पर किया गया था । (क) दृष्टिकोण. (ख) संपर्क करें । (सी-एफ) रोलिंग ड्रॉप । (जी-एच) आनेवाला एकाकी कूबड़ चढ़ाई. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6: एक नियंत्रित बहती फिल्म पर प्रभाव के विभिन्न क्षेत्रों पर छप घटना पर फिल्म नियंत्रण का प्रभाव, एक अनियंत्रित फिल्म के खिलाफ विषम. छोटी बूंद व्यास ३.३ मिमी, ०.२५ मीटर की गिरावट की ऊंचाई के साथ है, जबकि फिल्म प्रवाह दर 5 x 10-3 एम3है, इसी Oh = ०.००२१ के लिए इसी, हमघ = २२४.८, और फिल्म पुनः = १६६.५, क्रमशः । मजबूर 2 हर्ट्ज पर किया गया था । तरल ड्रॉप फिल्म की सतह दृष्टिकोण (एक) और तुरंत संपर्क (ख) पर, एक ejecta शीट जो एक मुकुट (सी) में बढ़ता विकसित करता है । बढ़ते मुकुट (डी ई) बाद में एक रेले-पठार के लिए पैदावार अस्थिरता जो अपने रिम (एफ जे) से छोटी बूंदों के इंजेक्शन की ओर जाता है । मुकुट पतन और बाद में फिल्म (कश्मीर) के साथ coalesces, आनेवाला प्रवाह से दूर ले जाया जा रहा है । प्रभाव के व्यक्तिगत क्षेत्रों पर प्रभाव परिणाम में अद्वितीय मतभेदों के आकार में देखा जाता है (ऊंचाई और व्यास) के मुकुट का गठन, संख्या और बाहर निकाला माध्यमिक बूंदों के आकार वितरण, मुकुट झुकाव की डिग्री, दीवार मोटाई, दिशा का सामना करना पड़ मुकुट और अंतिम संमिलन समय । रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी की अनुमति से Adebayo और मटर २०१७15 से reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्रा 7: फिल्म रेनॉल्ड्स के प्रभाव और ' लहर कूबड़ क्षेत्र ' में मुकुट प्रचार पर छोड़ वेबर । छोटी बूंद आकार ३.३ मिमी है, इसी Oh = ०.००२१ और ड्रॉप पतन हाइट्स ०.२० से ०.३५ मीटर ( हमडी = १७९.८-३१४.७ के लिए इसी) के लिए अलग किया गया है, जबकि पुन ५५.५ के लिए ३३३ की श्रेणी में है । लाल हीरे बहाव की दिशा का सामना करना पड़ मुकुट के साथ परिणामों को चित्रित करते हुए नीले हीरे नदी के ऊपर का सामना करना पड़ मुकुट परिणाम दिखाते हैं । क्राउन झुकाव प्रभाव ड्रॉप की जड़ता और बहती फिल्म की है कि के बीच प्रतिस्पर्धा से प्रभावित है । विशेष रूप से, कम आरईपर, मुकुट streamwise दिशा की ओर झुकाव है, लेकिन महत्व में बहती फिल्म लाभ की जड़ता के रूप में, दिशा परिवर्तन और ऊपर के चेहरे । इस मुकुट-ऊपर का सामना करना पड़ दिशा लगभग २५० के एक पुनः मूल्य से परे बनाए रखा है हमडीकी भयावहता की परवाह किए बिना । रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी की अनुमति से Adebayo और मटर २०१७15 से reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 8
चित्र 8: एक नियंत्रित फिल्म के विभिन्न प्रभाव क्षेत्रों में क्राउन रिम से बाहर निकाले गए माध्यमिक बूंदों की संख्या की भिन्नता (अर्थात ' केशिका लहर ', ' फ्लैट ' फिल्म, और ' लहर कूबड़ ' क्षेत्रों, बाएँ से दाएँ करने के लिए दिखाया गया है, क्रमशः) एक के विपरीत अनियंत्रित फिल्म । छोटी बूंद आकार Oh = ०.००२१ के लिए इसी ३.३ mm है, और ड्रॉप हाइट्स ०.२० से ०.३५ के लिए अलग किया गया है, सीमा के भीतर प्रभाव वेग में जिसके परिणामस्वरूप १.९८१-२.६२१ मी ( हमd = १७९.८-३१४.७ के लिए इसी) । लाल आयतों ०.३५ मीटर की बूंद गिर ऊंचाई चित्रित, हरे हीरे ०.३ मीटर, नीले घेरे ०.२५ मीटर, और नारंगी वर्गों ०.२ एम, क्रमशः । एक असमान प्रवृत्ति फिल्म पुनः वृद्धि के साथ मनाया जाता है, जबकि हम सभी क्षेत्रों में ड्रॉप के साथ बाहर निकाले माध्यमिक बूंदों की संख्या में वृद्धि: लहर कूबड़ पर, बाहर निकाले माध्यमिक बूंदों की संख्या में कमी है, जबकि दोनों केशिका वेव और फ्लैट पर फिल्म क्षेत्रों, वहां एक मामूली वृद्धि हुई है । एक डुबकी केशिका लहर है, जो बूंद के स्पर्श वेग और फिल्म के बीच प्रतियोगिता का एक परिणाम के रूप में होता है के लिए फिल्म पुनः १६६.५ के आसपास देखा है । अनियंत्रित फिल्मों पर मनाया प्रवृत्ति फिल्म सतह पर लहरों के stochastic प्रकृति का एक परिणाम के रूप में होने के लिए माना जाता है । रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी की अनुमति से Adebayo और मटर २०१७15 से reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 9
चित्र 9: एक अनियंत्रित फिल्म के विपरीत एक नियंत्रित फिल्म पर बाहर निकाली माध्यमिक छोटी बूंद के आकार वितरण पर प्रभाव क्षेत्र का प्रभाव । ड्रॉप आकार ३.३ मिमी है, जबकि फिल्म प्रवाह दर है 5 x 10-3 एम3/१६६.५ और ड्रॉप ओह ०.००२१ की एक फिल्म के लिए इसी । ड्रॉप की गिरावट हाइट्स ०.२, ०.२५, ०.३ और ०.३५ एम हमडी १७९.८, २२४.८, २६९.८ और ३१४.७ क्रमशः कर रहे हैं । केशिका लहर पर, वितरण के आकार काफी हद तक वेबर संख्या में वृद्धि के साथ अनछुए है, लेकिन ०.५ रेंज १.० मिमी की बूंदों की संख्या में एक उल्लेखनीय वृद्धि हुई है । सपाट फिल्मों पर, तथापि, आकार वितरण 0 से २.० mm भिंन करने के लिए मनाया जाता है, और एक बदलाव वेबर संख्या बढ़ जाती है के रूप में 0 से ०.५ mm आकार बूंदों की ओर मनाया जाता है । छोटी बूंदों की संख्या में यह वृद्धि स्पष्ट रूप से अंय क्षेत्रों से फ्लैट फिल्म क्षेत्र अंतर । वेव कूबड़ पर, आकार वितरण से पता चलता है कि रेंज में बड़ी बूंदें (१.० २.० mm) छोटी वेबर संख्या जांच के लिए भी बाहर निकाल रहे हैं । इसके विपरीत, एक अनियंत्रित फिल्म के साथ जुड़े ड्रॉप आकार वितरण ऐसी फिल्मों पर तरंगों के stochastic प्रकृति के कारण एक discernibly अलग आकार प्रदर्शित नहीं करते । रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी की अनुमति से Adebayo और मटर २०१७15 से reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

पैरामीटर केशिका तरंग क्षेत्र फ्लैट फिल्म क्षेत्र वेव कूबड़ क्षेत्र
लिक्विड कॉलम की सर्वोच्च ऊंचाई कम मध्यम उच्च
सैटेलाइट ड्रॉप का आकार छोटे औसत बड़े
झरना अस्तित्व दुर्लभ हाँ कोई
पुनः वृद्धि का प्रभाव फिसलने की घटनाएं उछल घटनाएं कुल संमिलन में संक्रमण
हम वृद्धि का प्रभाव स्तंभ ऊंचाई में कमी स्तंभ ऊंचाई में वृद्धि स्तंभ ऊंचाई में वृद्धि
ओह कमी का प्रभाव कम बूंद फिसलने लंबा और व्यापक कॉलम, बड़ा उपग्रह गिरता है कुल संमिलन में संक्रमण

तालिका 1. एक नियंत्रित बहने फिल्म के विभिंन क्षेत्रों पर कम जड़ता छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता पर पैरामीट्रिक मतभेद ।

पैरामीटर केशिका तरंग क्षेत्र फ्लैट फिल्म क्षेत्र वेव कूबड़ क्षेत्र
क्राउन शेप अनियमित अनियमित नियमित
क्राउन ऊंचाई उच्च उच्च उच्चतम
क्राउन दीवार मोटाई पतली पतली मोटी
द्वितीयक ड्रॉप्स की संख्या अधिक सबसे थोडा सा/
क्राउन झुकाव कोण फिल्म पुनः के साथ कम कर देता है फिल्म पुनः के साथ बढ़ता है उल्टे आगे निकला री २५०
Coalescing समय त्वरित धीमी अधिक देरी
फिल्म री वृद्धि का प्रभाव मुकुट और अधिक हो जाता है "ईमानदार" मुकुट ऊंचाई में वृद्धि, खड़ी मुकुट-फिल्म प्रवाह की दिशा में झुकाव, माध्यमिक बूंदों की संख्या में कमी, मुकुट में परिवर्तन से आगे की दिशा २५०
ड्रॉप वेबर वृद्धि का प्रभाव पहले शुरुआत और माध्यमिक बूंदों की संख्या में वृद्धि, और मुकुट व्यास में वृद्धि हुई है । माध्यमिक बूँदें, मुकुट ऊंचाई, और मुकुट व्यास की संख्या में वृद्धि; द्वितीयक ड्रॉप्स के आकार में कमी माध्यमिक बूंदों की संख्या में वृद्धि, मुकुट ऊंचाई, मुकुट व्यास, संमिलन समय, और मुकुट में परिवर्तन दिशा का सामना करना पड़ ।
बूंद का प्रभाव अरे कमी मुकुट व्यास और ऊंचाई में वृद्धि मुकुट व्यास और ऊंचाई में वृद्धि मुकुट व्यास और ऊंचाई में वृद्धि

तालिका 2. एक नियंत्रित बहने फिल्म (छप शासन) के विभिंन क्षेत्रों पर उच्च जड़ता छोटी बूंद प्रभाव गतिशीलता पर पैरामीट्रिक मतभेद ।

Discussion

इस अनुभाग में, हम कुछ आवश्यक सुझाव प्रदान करने के लिए गुणात्मक परिणाम सुनिश्चित करने के लिए प्रोटोकॉल से प्राप्त कर रहे हैं । सबसे पहले, कांच सब्सट्रेट जिस पर तरल फिल्म प्रवाह पूरी तरह से गंदगी को तरल फिल्म के गुणों को सुनिश्चित करने के लिए मुक्त रखा जाना चाहिए uncompromiseed रखा जाता है । यह नियमित रूप से सफाई के द्वारा प्राप्त है (शायद एक उपयुक्त डिटर्जेंट का उपयोग कर, और एक ट्रे पर बंद पोंछा प्रणाली में विघटन से बचने के लिए) । इसी प्रकार, पूरे परीक्षण के एक नियमित प्रतिस्थापन होना चाहिए-कुछ प्रयोगात्मक दौर के बाद तरल, सटीक परिणाम की गारंटी के लिए.

दूसरे, द्रव-वितरण कक्ष अच्छी तरह से जाल होना चाहिए और भी हवा तंग रखा सुनिश्चित करने के लिए बहिर्वाह तरल फिल्म वर्दी है । यह मैन्युअल रूप से प्रत्येक प्रयोग से पहले वितरण बॉक्स से बाहर हवा का खाना बनाकर किया जा सकता है । माइक्रोमीटर का उपयोग-फिल्म प्रवेश पर कदम भी सटीक फिल्म की मोटाई को फिल्म प्रवेश पर अंतर ऊंचाई सेट की सलाह दी जाती है इसी रेनॉल्ड्स संख्या में फिल्म प्रवाह के Nusselt अनुमान द्वारा भविष्यवाणी की । यह प्रवेश पर एक हाइड्रोलिक कूद या backflow को रोकने जाएगा ।

solenoid वाल्व के आपरेशन भी हमेशा की जांच की जानी चाहिए और ठीक से पता लगाया । इसका कारण यह है कि प्रवाह के एक उचित स्पंदन मजबूर तरंगों के उत्पादन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है । इस solenoid वाल्व के नियमित रूप से क्लिक ध्वनि से जांच की जा सकती है और साथ ही कनेक्शन पाइप के साथ एक कथित स्पंदन । इस सिरिंज पंप में तरल प्रवाह दर भी ध्यान से सेट किया जाना चाहिए बूंदें एक टपकाव का ढंग से बाहर निकाल रहे हैं, गिरने से पहले किसी भी पूर्व त्वरण से परहेज सुनिश्चित करने के लिए ।

उच्च गति कैमरे के उपयुक्त अंशांकन बहुत सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए सुनिश्चित किया जाना चाहिए । एपर्चर आकार भी ध्यान से क्षेत्र, जोखिम समय और समग्र छवि चमक की गहराई की तरह मापदंडों पर विचार कर चुना जाना चाहिए । वीडियो रिकॉर्डिंग के दौरान ट्रिगर करने वाले कैमरे के लिए, उपयोगकर्ताओं को यह अनुमान लगाना भी आवश्यक है कि ट्रिगर करने से पहले कितने फ़्रेम रिकॉर्ड किए जाने चाहिए. यह व्यक्तियों के साथ भिंन हो सकता है, ड्रॉप प्रभाव समय पर निर्भर करता है, इसलिए, अभ्यास के लिए कई परीक्षण परीक्षण वास्तविक माप से पहले सिफारिश कर रहे हैं । इसी तरह, प्रकाश स्रोत ठीक से व्यवस्थित किया जाना चाहिए और अच्छी तरह से छवि में छाया को कम करने के लिए फैलाना ।

यह ध्यान दें और याद रखना महत्वपूर्ण है कि अध्ययन के मुख्य फोकस गिरने बूंदों के प्रभाव गतिशीलता के लिए तरंगों का योगदान है, इसलिए नियमित रूप से तरंग संरचनाओं के गठन अंतर्निहित भौतिकी का एक सटीक अध्ययन करने के लिए आवश्यक है. परिदृश्यों में जहां लहर संरचनाओं को जल्दी से संक्रमण के लिए तीन आयामी संरचनाओं के लिए मनाया जाता है, यह सलाह दी जाती है कि सब्सट्रेट झुकाव कोण14,19 कम हो वेव संरचनाओं की एक धीमी संक्रमण की सुविधा के लिए .

तकनीक की एक सीमा के प्रभाव के प्रत्येक क्षेत्र पर वास्तविक तात्कालिक फिल्म मोटाई निर्दिष्ट एक मापने डिवाइस के अभाव में मनाया जाता है । यह समग्र मनाया घटना पर अतिरिक्त जानकारी प्रदान की है ।

सारांश में, इस रिपोर्ट में उल्लिखित प्रक्रिया भी सरल तरंग विकास गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जबकि उच्च गति इमेजिंग प्रणाली ऐसे तरल ड्रॉप ब्रेक अप21के रूप में तेजी से गतिशीलता के साथ कई अनुसंधान क्षेत्रों के लिए लागू किया जा सकता वर्णित, 22/coalescence23, दानेदार जेट विमानों24, आदि जहां महत्वपूर्ण घटनाएं एक माइक्रो टाइमस्केल पर मनाया जाता है ।

Disclosures

लेखकों की घोषणा करने के लिए कुछ नहीं है.

Acknowledgments

यह काम पेट्रोलियम प्रौद्योगिकी विकास निधि (PTDF, नाइजीरिया) और इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान अनुसंधान परिषद, ब्रिटेन द्वारा प्रायोजित किया गया था, इस कार्यक्रम के माध्यम से अनुदान मेंफिस (अनुदान संख्या EP/K003976/ लेखक भी डॉ Zhizhao चे के साथ फलदायक चर्चा की सराहना करते हैं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Function generator GW INSTEK AFG 2005 Series, Digital. Geo0852266 Produces a varied type of wave signals, ranging from sine, square to saw-tooth wave at different frequencies (0.1 Hz - 5 MHz).
Syringe pump Braintree Scientific Inc. Bs-8000 /225540
Solenoid valve SMC-VXD 2142A.
0AE-5001		 Series-pilot-operated-two-port
Relay Takamisara A5W-K.
154424C-03L
Electric pump Clarke SP SPE1200SS 1
Flow meter RS Component CYNERGY3 UF25B 14011600040110 Measurement range: 0.2-25 L/min
Micrometer step RS Component Micrometer Head 0.01 mm/0 -13 mm
High-speed camera Olympus I-SPEED 3. Capable of recording at up to 100, 000 frames per second.
Light source TLC Electrical supplies IP54 -black Double enclosed halogen floodlight. Rating 500 W.
Light diffusor OptiGraphix DFPMET 250 μm thickness
Glass substrate Instrument Glasses Ltd Soda Lime Float Glass; 570 mm x 300 mm x 4 mm Flatness tolerance 0.02/0.04.
Macro-lenses (a) Nikon
(b) Sigma		 (a) AF-Micro-Nikkor 60 mm f/2.8 D
(b) 105 mm f/2.8 Macro-Ex
Test-liquid De-ionized water from the Imperial College Analytical Lab. Standard solution
(AnalaR)

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Adebayo, I. T., Matar, O. K. Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films. J. Vis. Exp. (138), e57865, doi:10.3791/57865 (2018).

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