Name: Visualisierung von High-Speed-Flüssigkeitsstrahl-Impaction auf einer sich bewegenden Oberfläche (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 34 s
Description: Erfahren Sie die Visualisierung von Flüssigkeitsstrahl-Impaction auf Hochgeschwindigkeitsoberflächen mittels rotierender Scheibe und Druckluftkanone. Diese Methode optimiert Reibungsmodifikatoren auf Schienen.

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Die Natur- und Ingenieurwissenschaften Research Council of Canada (NSERC) und LB Foster Schienen Technologies, Corp. gemeinsam diese Forschung durch das NSERC Collaborative Research and Development Grant-Programm unterstützt.

1. Spinning Plattengeräte <ol><li> Identifizieren gewünschten Testbedingungen und Rekordtestbedingungen in einer Tabelle (zB Umgebungstemperatur, Fluideigenschaften, Jet und Oberflächengeschwindigkeit, etc.). </li><li> Herstellung von Materialien <ol><li> Bereiten Glycerin-Wasser- oder PEO-Glycerin-Wasser-Lösungen für die Aufpralltests. <ol><li> Im Fall von PEO-Glycerin-Wassertests, nach auflösen 4,5 g PEO-Pulver (viskositätsmittleres Molekulargewicht von einer Million und vier Millionen) in 1495,5 g destilliertem Wasser unter sanfter Magnetrührstab über einen 24 Stunden-Zeitraum. Vermeiden Sie zu Rühren der PEO Probe mechanischen Abbau zu verhindern. </li><li> 1,5 kg USP-grade Glycerin Nach und nach zu der wässrigen PEO-Lösung über einen Zeitraum von 24 h zu einer wässrigen Lösung von 0,15% PEO-Konzentration und 50% Glycerin-Konzentration zu erreichen. </li></ol></li><li> Bewahren Sie die Testflüssigkeiten getrennt in luftdichten Behältern unter RT vor und nach jedem Test zu minimieren Verdunstung, der Wasseraufnahme aus der Umgebungsluft und Verschmutzung. Charakterisieren und Spray Flüssigkeiten innerhalb von fünf Tagen der Vorbereitung. </li></ol></li><li> Durchführung von Experimenten <ol><li> Stellen Sie sicher, Luftzufuhrventil der sich drehenden Scheibe Luftlager ist offen und die Manometeranzeige in der richtigen Arbeitsbereich (60 bis 80 psig). Klar alles, was die Plattenbewegung behindern könnten und schalten Sie die Festplatte mit der Hand in beide Richtungen 5 Umdrehungen um für Probleme mit der Festplatte und Lager überprüfen. </li><li> Geschlossen sauber und sicher die Druckgasspeicher für die Testflüssigkeit unter Druck. Pour 3 kg der Testflüssigkeit in die Fluidöffnung des 1-Liter-Akkumulator. </li><li> Schließen Sie den Gasanschluss des Akkumulators mit dem Stickstofftank über einen Druckregler. Schließen Sie den Fluidanschluss des Akkumulators zur Strahl Sprühdüse. </li></ol></li><li> Richten Sie Steuerung und High-Speed-Imaging-System. <ol><li> Starten Sie die sich drehende Scheibe Steuerungssoftware und VFD-Steuerungssoftware.Position zwei Hochgeschwindigkeits-Filmkameras 35 cm entfernt von der Aufprallpunkt und stellen Sie die hohen Vergrößerungslinsen, um den Auftreffpunkt aus zwei Blickwinkeln zu erfassen. </li><li> Stellen Sie die 150 W Faseroptik-Lichtquelle, um einen gleichmäßig ausgeleuchteten Hintergrund für beste Bildqualität (Abbildung 1) zu erzielen. Schalten Sie die Steuerung an diesem Punkt Kameraeinstellung zu erleichtern. </li><li> Führen Sie den Selbsttest-Routine, indem Sie auf &quot;Self-check &#39;Schaltfläche in der Steuerungs-Software, um sicherzustellen, das System funktioniert wie erwartet. </li></ol></li><li> Führen Sie eine Strahlaufprall-Test <ol><li> Stellen Sie die Plattengeschwindigkeit auf den gewünschten Wert mit dem VFD Steuersoftware (500-3000 rpm). </li><li> Um einen Test durchzuführen, starten Sie die automatische Versuchssequenz von der Steuerungs-Software, indem Sie auf die &quot;Test-Sequenz &#39;Button. Die Software wird die optimalen Parameter automatisch zu ermitteln und zu koordinieren, jede Komponente des Systems, um den Test entsprechend zu führen. </li><li> Speichern Sie die resultierende Aufpralltestvideo (siehe zum Beispiel den Screenshot in Abbildung 2). Lesen und beschreiben Oberflächengeschwindigkeit, die Düse wieder Druck und Temperatur aus der Steuerungssoftware. Hinweis: Nach jedem Test läuft ein Plattenreinigungssequenz automatisch zu spülen und trocknen Sie die Plattenoberfläche. Wiederholen Sie den Reinigungsvorgang so oft, bis alle Testflüssigkeit Rückstände entfernt worden ist. ACHTUNG: Während Wasser und Glycerin-Lösung Testflüssigkeiten kann mit dem Reinigungsvorgang gereinigt werden, müssen andere LFMs mit organischen Lösungsmitteln wie Aceton gereinigt werden. In solchen Fällen die Anwendung des Reinigungsmediums auf einen Stoff anstatt direkt Besprühen der Scheibe. </li></ol></li><li> Datenanalyse <ol><li> Bereiten Sie eine Tabelle mit Informationen zu den einzelnen Testbedingung (zB Fluideigenschaften, Umgebungstemperatur, Oberflächenrauigkeit, etc.). </li><li> Öffnen Sie die aufgezeichneten Bilder mit Strahlaufprall cine Betrachtungssoftware, spielen voll Videoaufnahmen bei normalerGeschwindigkeit und beobachten Strahlaufprallverhalten. </li><li> Nehmen Auftreffen Verhaltensmerkmale (Spritz / Verspritzen / Ablagerung; siehe Abbildung 3) in der vorbereiteten Tabellenkalkulation, Anmeldung ungewöhnliche Trends, die Komplikationen mit dem Versuchsaufbau hinweisen. </li><li> Sparen Testergebnisse und Bedingungen in einer Tabellenkalkulation. Nehmen bemerkenswerte Erkenntnisse und besondere Vorkommnisse in Testprotokoll (zB Spritz / Ablagerung Schwellenpunkt, Splash / Ablagerung Übergänge, etc.). Speichern von Screenshots, wenn notwendig. </li><li> Führen Sie die Bildanalyse-Messungen und Datensatzdaten. <ol><li> Starten Sie das On-Screen-Pixel-Messwerkzeug. Öffnen Auftreffen Bilder und Kalibrierung des Abbildungsmaßstabes durch Messen einer Mikro-Herrscher in den Bildern mit der On-Screen-Pixel-Messwerkzeug (Abbildung 4). </li><li> Messen Sie die Maße von Interesse (zB Lamellenstreubreite, W und Lamellenstaupunkt Radius R; siehe Abbildung 5) mit dem Pixel-Mess tool an einem Punkt, wo der Strahl zu sein scheint, in den Video- und Aufzeichnungsdaten in den vorbereiteten Tabellen stabilsten. Dann nehmen Sie eine weitere Gruppe von Messungen 100 Bilder nach der ersten Gruppe von Messungen, um zu bestätigen, dass sowohl der Strahl und die Lamelle stabil sind. Plot Datenpunkte in einem Diagramm und füllen Sie die Kurvenanpassung. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Luftkanone Geräte <ol><li> Identifizieren gewünschten Testbedingungen und Materialien vorbereiten, wie in Schritt 1.1 und Schritt 1.2. </li><li> Durchführung von Experimenten <ol><li> Schalten Sie das System-Steuersoftware. </li><li> Legen Sie das Projektil in das Kanonenrohr. Bewegen der Anschlagmechanismus nahe dem Lauf Ausgang, um das Projektil richtig erfasst werden, nachdem eine Prüfung (Abbildung 6). </li><li> Öffnen Sie den Druck Gebäude Luftleitung, die zu dem Luftbehälter. Den Druck im Tank zwischen 30 psi und 70 psi, abhängig von der gewünschten Projektilgeschwindigkeit. 30 psi Tankdruck gibt einen Projektilgeschwindigkeit von etwa 5m / sec, und 70 psi ergibt eine Geschwindigkeit von rund 25 m / sec. </li><li> Bereiten Sie den Druckgasspeicher für geschlossene Testflüssigkeit unter Druck. <ol><li> Gießen Sie 3 kg der Testflüssigkeit in den Flüssigkeitsöffnung des Speichers. Die Leitungen von dem Gasventil in die Flüssigkeitsstrahl Sprühdüse, und setzen Sie die Speicherdruck bis zu 300 psig. </li></ol></li><li> Befestigen Sie die Kamera an den Scherenheber. Sichern Sie den Scherenheber an der Plattform positioniert neben dem Jet-Sprühdüse. </li><li> Sichern die hochintensive Lichtquelle, um die Plattform gegenüber der Kamera und hinter der Diffusionsschicht angeordnet ist. Überprüfen Sie Beleuchtung und Kamerapositionierung mit Hilfe der Videokamera Betrachtungsfunktion der Software-Steuerschnittstelle, und stellen Sie die Positionierung nach Bedarf (Abbildung 7). </li><li> Setzen Sie auf Ohrenschützer zum Schutz vor der Luftkanone Sound Explosion. </li><li> Entsperren Sie die Kanone Bedienfeld, und drücken Sie die Warntaste auf dem Bedienfeld mehrmals, um zu signalisierender Beginn eines Experiments. </li><li> Drücken Sie die Taste auf dem Bedienfeld, die das Magnetventil Anschluss der Druckluftbehälter mit dem Luftkanonenrohr öffnet. </li><li> Nachdem das Gerät ist gefallen und das Projektil eingefangen, Reinigen Sie das Gerät von einem mit Reinigungsflüssigkeit und einem Schwamm, um restliche Testflüssigkeit zu entfernen abwischen. Zum Schluß wird der Prallfläche des Projektils. </li></ol></li><li> Messen Geschwindigkeit des Projektils im aufgenommenen Hochgeschwindigkeits-Video durch Messen der Zeitdauer für das Projektil, um eine feste (10 cm) Entfernung zurück erforderlich. Analyse von Daten, wie in Schritt 1.5. </li></ol>

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<li>Fathi, S., Dickens, P., Fouchal, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regimes+of+droplet+train+impact+on+a+moving+surface+in+an+additive+manufacturing+process%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Processing+Technology%22%5BJournal%5D)">Regimes of droplet train impact on a moving surface in an additive manufacturing process.</a> Journal of Materials Processing Technology. 210 (3), 550-559 (2010).</li>
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<li>Range, K., Feuillebois, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+surface+roughness+on+liquid+drop+impact%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+science%22%5BJournal%5D)">Influence of surface roughness on liquid drop impact.</a> Journal of Colloid and Interface science. 203 (1), 16-30 (1998).</li>
<li>Crooks, R., Boger, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+fluid+elasticity+on+drops+impacting+on+dry+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Influence of fluid elasticity on drops impacting on dry surfaces.</a> Journal of Rheology. 44 (4), 973-996 (2000).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die für die Luftkanone Set-up verwendet Geschoss besteht aus einem leichten, Holzsockel zusammen. Obwohl das Holzmaterial Späne leicht nach zahlreichen Versuchen hat sich herausgestellt, um kinetische Energie wirksam zu absorbieren, als Projektile von Materialien wie Kunststoff oder Metall, die beim Auftreffen auf die Stoppmechanismus bruch neigen zusammensetzt. Die Abmessungen des Holz Geschosses sollen den Stahllauf Innenraum eng übereinstimmen, wodurch die Beschränkung Luftleckage. Eine 1/8 &quot;dicke Kautschukfolie...

Diese Forschung zielt darauf ab, Strategien für die Anwendung LFM (Liquid Friction Modifier) ​​in Flüssigkeitsstrahl-Form auf eine sich bewegende Oberfläche, während die Erreichung hoher Grad der Auftragswirkungsgrad und gleichmäßige Abscheidung Ergebnisse zu bestimmen. Die Verwirklichung dieses Ziels beinhaltet die Entwicklung eines umfassenden Verständnis der Faktoren, die Flüssigkeitsstrahl Auftreffen auf bewegten Oberflächen beeinflussen. Das Projekt wird von der Notwendigkeit, die Effizienz der Schmierung Anwendungstechniken im Eisenbahnsektor verwendet verbessern motiviert. Als Mittel zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des Bewegungswartungskosten, einen dünnen Film aus die Reibung modifizierenden Mittel wird nun auf der oberen Schienenfläche der herkömmlichen Eisenbahnschienen eingesetzt. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Anwendung einer Art von Wasserbasis LFM für Schienenoberkante (TOR) Friktion reduziert Energieverbrauch um 6% und Schiene und Spurkranz tragen von mehr als 50% 1,2. Andere Studien haben gezeigt, dass die Anwendung LFM auf Schienen reduzierens Querkraft und Geräuschentwicklung als auch, was noch wichtiger ist, zu verfolgen und Wellenschäden durch Rollkontaktermüdung, die eine der Hauptursachen von Entgleisungen 3,4 ist. Diese Ergebnisse wurden im Feldversuch an der Tokioter U-Bahn 5 bestätigt. LFMs werden derzeit von Luftstoß Zerstäuber, um Dutzende von Lokomotiven in Kanada und den Vereinigten Staaten angebracht verzichtet. Bei dieser Form der Anwendung wird LFM an die Spitze der Eisenbahnschienen durch Düsen unterhalb bewegten Schienenfahrzeugen montiert angewendet. Diese Art der LFM Anwendung ist schwierig, auf vielen Eisenbahnlokomotiven zu implementieren, weil die erforderliche hochvolumigen und Hochdruck-Luftzufuhrniveaus nicht erreicht werden können. Luftstoßdüsen sind vermutlich auch sehr unregelmäßig Schienenabdeckung zu erzeugen, wenn bei Seitenwind betrieben wird, wie Seitenwind verursachen feinen Sprühtröpfchen von ihrer ursprünglichen Flugbahn abweichen. Seitenwind sind auch bekannt, in Düsen Fouling gebracht werden, dürfte für den gleichenGrund. Aufgrund von Problemen mit Luftstoß Zerstäuber verbunden ist, wird die Eisenbahnsektor derzeit nach Alternativen zu LFM Anwendung auf Eisenbahnschienen. Eine praktikable Lösung beinhaltet Abgabe LFM mittels einer kontinuierlichen (nicht-atomisierte) Flüssigkeitsstrahl, wie Flüssigkeitsstrahlen sind weniger anfällig für Seitenwind Wirkungen aufgrund ihrer geringeren Drag-to-Trägheitsverhältnis. Darüber hinaus, weil die hohen Luftdruck und Lautstärke, die über Sprühdüsen benötigt werden nicht in Flüssigkeit im Sprühstrahl Technologien erforderlich, letztere dienen als schlanker und robuster Spritzen Mechanismen, die eine wirksame Kontrolle über die Geschwindigkeit der LFM-Anwendung zu erhalten. Eine Fläche von ähnlichen Physik, Tropfenschlag, ist intensiv untersucht. Es wurde von mehreren Forschern festgestellt, dass zur Tropfenaufprall auf einem sich bewegenden trockenen glatten Oberfläche spritzt Verhalten ist abhängig von vielen Parametern, einschließlich Viskosität, Dichte, Oberflächenspannung und der Normalkomponente der Aufprallgeschwindigkeit 14,15. Vogel <em&gt; et al., dass sowohl die normalen und tangentialen Geschwindigkeiten waren von kritischer Wichtigkeit 16. Bereich et al. Und Crooks et al. Haben gezeigt, dass für die Tropfenschlag auf einem stationären trockene Oberfläche, verringert sich die Oberflächenrauhigkeit der Splash-Schwelle deutlich (dh, es macht die Tröpfchen anfälliger für spritzwasser) 17,18. Trotz seiner praktischen Bedeutung hat Strahlaufprall auf bewegten Oberflächen wenig Aufmerksamkeit in der wissenschaftlichen Literatur erhielt. Chiu-Webster und Lister führte eine umfangreiche Reihe von Experimenten, die stationären und instationären viskose Strahlaufprall auf eine sich bewegende Oberfläche untersucht, und die Autoren ein Modell entwickelt, für den stetigen Fall 6. Hlod et al. Modelliert die Strömung mittels einer dritter Ordnung ODE in einer Domäne unbekannter Länge unter einer zusätzlichen integralen Zustand verglichen vorhergesagten Konfigurationen mit experimentellen Ergebnissen 7. Jedoch, untersuchten die Reynoldszahlenin beiden Studien sind viel niedriger als die mit typischen Eisen LFM Anwendungen verbunden. Gradeck et al. Numerisch und experimentell untersucht das Strömungsfeld Wasserstrahlaufprall auf ein sich bewegendes Substrat unter verschiedenen Strahlgeschwindigkeit, Oberflächengeschwindigkeit und Bedingungen Düsendurchmesser 8. Fujimoto et al. Zusätzlich suchten Strömungseigenschaften eines kreisförmigen Wasserstrahl auftrifft, auf ein sich bewegendes Substrat mit einem dünnen Wasserfilm 9 bedeckt. Jedoch verwendet diese beiden Projekte relativ großen Düsendurchmesser und einer unteren Fläche und Strahlgeschwindigkeiten gegenüber den in der vorliegenden Arbeit eingesetzt. Darüber hinaus, obwohl früheren experimentellen, numerische und analytische Studien bieten eine große Menge an Daten, die meisten haben sich auf Wärmeübertragungsparameter nicht auf Flüssigkeitsstrom Prozessen wie Jet Spritzwasser Verhalten konzentriert. Der in der vorliegenden Forschung vorgesehen experimentelle Methode trägt so zur Flüssigkeitsstrahl Anwendungstechnologien durch WiederSchönung solche Techniken unter Bedingungen mit geringer Strahldüsendurchmesser und Hochgeschwindigkeitsstrahl und Oberflächengeschwindigkeiten. Das vorliegende Verfahren verfeinert auch das Wissen über die Grundprobleme der Strömungsmechanik mit beweglichen Kontaktlinien verbunden. Die oben erwähnten Studien haben allgemein die Wechselwirkung eines Niedrigdrehzahldüse involviert mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegenden Oberfläche. Es gibt relativ wenige Studien laminarer Hochgeschwindigkeitsstrahlaufprall auf High-Speed-bewegenden Oberflächen. Während des Hochgeschwindigkeitsflüssigkeitsstrahl Impaktion der Strahlflüssigkeit radial ausbreitet in der Nähe der Auftreffstelle, Bilden einer dünnen Lamelle. Diese Lamelle wird dann stromabwärts von der sich bewegenden Oberfläche der viskose Zwingen auferlegt, wodurch eine charakteristische U-förmigen Lamellen Konvektion. Keshavarz et al. Haben sich auf Experimente mit der Newtonschen und elastische Flüssigkeitsstrahlen Auftreffen auf High-Speed-Flächen ausgewiesen. Sie klassifiziert Auftreffen Prozesse in zwei verschiedene Arten: &quot;Ablagerung &amp;# 8221; und &quot;Splash&quot; 10. Zur Prall als Abscheidungs ​​klassifiziert werden, muss der Flüssigkeitsstrahl auf der Oberfläche haften, wobei Spritzer durch eine Flüssigkeitslamelle, die von der Oberfläche trennt, und anschließend in Tröpfchen aufbricht, dadurch gekennzeichnet. Eine dritte Prall Regime wurde beschrieben - &quot;Splatter&quot;. Bei dieser vergleichsweise selten, Regime die Lamelle bleibt an der Oberfläche angebracht, wie für &quot;deposition&quot;, aber feine Tröpfchen von nahe der Vorderkante der Lamelle ausgeworfen. In einer Folgestudie von nicht-Newtonsches Fluid Effekte Keshavarz et al. Festgestellt, dass der Splash / Ablagerung Schwelle wird hauptsächlich durch die Reynolds und Deborah Zahlen bestimmt, während die Strahlaufprallwinkel und Strahlgeschwindigkeit der Oberflächengeschwindigkeitsverhältnisse nur einen geringen Einfluss haben 11 . In Experimenten unter variablen Umgebungsluft Drücken durchgeführt, Moulson et al. Entdeckten, dass die Spritz / Ablagerung Schwelle Reynoldszahl drastischmit abnehmender Umgebungsluftdruck (dh, stellen höhere Umgebungsdrücken Jets anfälliger für Spritzen), bei gleichzeitiger Verringerung Umgebungsluftdruck unter einen bestimmten Schwellenwert unterdrückt Spritz komplett 12. Dieser Befund legt nahe, dass auf der Lamelle wirkenden aerodynamischen Kräfte spielen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Lamellen Abheben und anschließende Spritzen. In den letzten Arbeiten an Hochgeschwindigkeits-Aufprall auf einem High-Speed-Substrat zeigten, dass Sterling für Substratgeschwindigkeit und Jet-Bedingungen in der Nähe der Spritz Schwelle kann Spritzwasser durch sehr kleine lokalisierte Oberflächenrauheit und Nebenstrahl Unruhe ausgelöst. Er zeigte auch, dass unter diesen Bedingungen Lamellen Abheben und Wiederbefestigung ist ein stochastischer Prozess 13. Die hier beschriebenen experimentellen Protokoll kann verwendet werden, um andere physikalische Situationen mit der Wechselwirkung einer Flüssigkeit mit einer hohen Geschwindigkeit bewegenden Oberfläche zu untersuchen. Beispielsweise könnte der gleiche Ansatz verwendet, um Hubschrauber blad studierenE-Wirbel-Wechselwirkung (vorausgesetzt, daß der Wirbel-Flüssigkeit wurde mit Markierungspartikeln gefärbt) und automatisierten Spritz von Oberflächen.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Ausrüstung für Luftkanonen-Setup</td></tr><tr><td>30-Gallonen-Lufttank</td><td>Steel Fab</td><td>A10028</td><td></td></tr><tr><td>Magnetbetätigtes Sitzventil</td><td>Parker Hannifin Corp.</td><td></td><td></td>#16F24C2164A3F4C80</tr><tr><td>1,5" NPT-Gummischlauch</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rechteckiger Stahlrohr-Stoppmechanismus</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Kundenspezifisch</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Edelstahlplatten</td><td>Kundenspezifisch</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Holzprojektil</td><td>Kundenspezifisches</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 kW hochintensives Glühlicht</td><td>Fotografische Analyse GmbH</td><td></td><td></td>T986851</tr><tr><td>Licht Diffusor Blatt</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optischer Sensor</td><td>BANNER</td><td>SM312LV</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Ausrüstung für Spinnscheibe Setup</td></tr><tr><td>Motor</td><td>WEG</td><td>TEFC-W22</td><td></td></tr><tr><td>Lager</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scheibe</td><td>Kundenspezifische</td><td></td><td></td></tr><tr><td>faseroptische Lichtquelle</td><td>Faseroptik Technology Incorporated</td> MO150AC hochintensives <td>LED-Array</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Torshare Ltd.</td><td>TF10CA</td><td></td></tr><tr><td>Vacuum</td><td>Ridge Tool Company</td><td>WD09450</td><td></td></tr><tr><td>Unterbrecher</td><td>Customized</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Gemeinsame Ausrüstung für beide Geräte</td></tr><tr><td>Phantom v611 Hochgeschwindigkeits-Cine-Kamera</td><td>Vision Research Inc.</td><td>V611</td><td></td></tr><tr><td>Phantom v12 Hochgeschwindigkeits-Cine-Kamera</td><td>Vision Research Inc.</td><td>V12</td><td></td></tr><tr><td>Zoom 7000 Objektiv</td><td>Navitar Inc.</td><td>Zoom 7000</td><td></td></tr><tr><td>Zoom 6000 Objektiv</td><td>Navitar Inc.</td><td>Zoom 6000</td><td></td></tr><tr><td>Behälter für komprimierten Stickstoff</td><td>Praxair Technology, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Druckregler</td><td>Praxair Technology, Inc.</td><td></td><td></td>PRS20124351CGA</tr><tr><td>Schlauch für komprimierten Stickstoff</td><td>Swagelok Company</td><td>SS-CT8SL8SL8-12</td><td></td></tr><tr><td>Schlauch für Flüssigkeit</td><td>Swagelok Company</td><td>SS-7R8TA8TA8</td><td></td></tr><tr><td>Akkumulatoren</td><td>Accumulators, Inc.</td><td></td><td></td>A131003XS</tr><tr><td>Magnetventil-Magnetventil-Lösungen Inc.</td><td></td><td>2223X-A440-00</td><td></td></tr><tr><td>Druckmessumformer</td><td>WIKA Instruments Ltd</td> <td># 50398083</td><td></td></tr><tr><td>Düsenbaugruppe</td><td>Kundenspezifisches</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glycerin</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly(ethylenoxid)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

visualisierung von high-speed-flüssigkeitsstrahl-impaction auf einer sich bewegenden oberfläche

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Zwei Vorrichtungen zur Prüfung von flüssigem Strahlbeaufschlagungsplatte auf einem Hochgeschwindigkeits-Bewegungsfläche beschrieben: eine Luftkanonenvorrichtung (für die Prüfung Gleitgeschwindigkeiten zwischen 0 und 25 m / sec) und einer Spinnplattenvorrichtung (für die Prüfung Oberflächengeschwindigkeiten zwischen 15 und 100 m / sec). Die Luftkanone Linearbewegung ist ein pneumatischer Energie betriebene System, das ausgelegt ist, um eine Metallschiene Oberfläche auf einem Holz Projektils montiert beschleunigen. Druckbeaufschlagtes Zylinder mit einem Magnetventil ausgestattet schnell frei von Druckluft in den Zylinder und zwingt das Projektil auf der Kanonenrohr. Das Geschoß bewegt unter einer Sprühdüse, die einen Flüssigkeitsstrahl auf seinem oberen Metalloberfläche auftrifft, und das Projektil trifft dann auf einen Stoppmechanismus. Eine Kamera zeichnet die Strahlbeaufschlagungsplatte, und ein Druckwandler erfasst die Sprühdüse Gegendruck. Die sich drehende Scheibe Set-up besteht aus einer Stahlplatte, die Geschwindigkeiten von 500 bis 3000 Umdrehungen pro Minute über einen Frequenzumrichter (VFD) Motor erreicht. Ein Sprühsystem similar derjenigen der Luftkanone erzeugt einen Flüssigkeitsstrahl, der auf die sich drehende Scheibe auftrifft und Kameras an mehreren optischen Zugangspunkte gelegt aufzuzeichnen Strahlbeaufschlagungsplatte. Videoaufnahmen von Strahlaufprallverfahren werden aufgezeichnet und untersucht, um festzustellen, ob das Ergebnis der Aufprall ist Splash, Splatter, oder Ablagerung. Die Geräte sind die ersten, die die Hochgeschwindigkeits Auftreffen des Nieder Reynolds-Zahl Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Oberflächen beinhalten. Zusätzlich zu ihrer Bahnindustrie Anwendungen kann die beschriebene Technik für technische und industrielle Zwecke, wie etwa Stahl verwendet werden und können relevante Hochgeschwindigkeits-3D-Drucken.

<html> Wie in der Einleitung erwähnt, die drei wichtigsten Verhaltensweisen mit flüssigen Strahlaufprall verbunden sind Abscheidung, Splatter und Spritzwasser. Diese Strahlaufprallverhalten werden mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsfilmkameras mit verschiedenen optischen Punkten positioniert zeichneten Videodaten beobachtet. Beispiele von Einzelbildern aus den Videoaufnahmen, die die drei Flüssigkeitsstrahl Ergebnisse zeigen erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigten Abbildung 3A zeig...

Zwei experimentelle Geräte zur Untersuchung des Aufpralls von Flüssigkeitsstrahlen auf eine sich bewegende Oberfläche mit hoher Geschwindigkeit werden beschrieben: eine Luftkanonenvorrichtung und eine Spinning-Disk-Vorrichtung. Die Apparaturen werden verwendet, um optimale Ansätze für die Anwendung von Flüssigreibungsmodifikatoren (LFM) auf Schienen zur Reibungskontrolle an der Oberkante der Schiene zu bestimmen.

Visualisierung von High-Speed-Flüssigkeitsstrahl-Impaction auf einer sich bewegenden Oberfläche

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, die Auftreffwirkung eines Freistrahls auf hochgeschwindigkeitsbewegte Oberflächen zu untersuchen. Dies wird mithilfe zweier unterschiedlicher Apparaturen erreicht. Die erste ist eine rotierende Scheibe mit einer Höchstgeschwindigkeit von 100 Metern pro Sekunde, auf die mittels einer Düse ein Flüssigkeitsstrahl gespritzt wird. Videokameras erfassen den Flüssigkeitsaufprall auf der Oberfläche zur späteren Analyse. Die zweite Apparatur ist eine Schienenkanone, die mit Druckluft betrieben wird und ein Projektil mit bis zu 25 Metern pro Sekunde abschießen kann. Das Projektil passiert unterhalb einer Öffnung, aus der ein dünner Flüssigkeitsstrahl ausgestoßen wird.Eine Kamera erfasst ein Video zur Analyse des Aufpralls. Anschließend wird das Video ausgewertet und der Aufprall auf der Oberfläche des Strahls charakterisiert und quantifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass es drei verschiedene Arten von Aufprallverhalten gibt und dass die Übergänge zwischen diesen Verhaltensweisen von mehreren Variablen abhängen.Diese Methode kann uns dabei helfen, zentrale Fragen im Bereich der Strömungsmechanik freier Oberflächen zu beantworten,

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Ein Verfahren zur Untersuchung von transienten Strömungen in der Nähe Grenzen mit hochauflösenden, High-Speed-Particle Image Velocimetry (PIV) wird hier beschrieben. PIV ist eine non-intrusive Messtechnik auf jede optisch zugänglichen Strömung durch die Optimierung mehrerer Parameter Zwänge wie die Bild-und Aufnahme-Eigenschaften, die Laser-Blatt Eigenschaften und Analyse-Algorithmen.

High-Speed-Particle Image Velocimetry Nahe Surfaces

Tropfenaufprall der nicht-Newtonschen Flüssigkeiten ist ein komplexer Prozess, da verschiedene physikalische Parameter beeinflussen die Dynamik in sehr kurzer Zeit (weniger als ein Zehntel einer Millisekunde). Eine schnelle Bildgebungsverfahren wird, um die Auswirkungen von verschiedenen Verhaltensweisen nicht-Newtonschen Flüssigkeiten zu charakterisieren eingeführt.

Schnelle Bildtechnik Tropfen Schlag Dynamik der Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten Studieren

Eine dreidimensionale Particle Tracking Velocimetry (3D-PTV-System) auf der Basis einer Hochgeschwindigkeitskamera mit einem Vier-view Teiler wird hier beschrieben. Die Technik wird in der Nähe von zehn Durchmessern stromabwärts bei Reynolds - Zahl Re ≈ 7,000 auf einen Strahlstrom von einem kreisförmigen Rohr aufgebracht.

Dreidimensionale Particle Tracking Velocimetry für Turbulence Anwendungen: Fall eines Jet Fluss

Ein Protokoll zu die Beiträgen der Wellen zu Tröpfchen Auswirkungen Dynamik auf fließende flüssigkeitsfilme studieren wird vorgestellt.

Film-Kontrolle, Beiträge der Wellen zu Tröpfchen Auswirkungen Dynamik auf dünnen fließt Flüssigkeitsfilme zu studieren

Dieses Protokoll zeigt die experimentelle Grundkonfiguration für Wasser Eintrag Experimente mit frei fallende Kugeln. Methoden für die Veränderung der flüssigen Oberfläche mit durchlässigen Stoffen, die Vorbereitung der chemisch nichtnetzende Sphären und Schritte für die Splash-Visualisierung und Daten-Extraktion werden diskutiert.

Auswirkungen der frei fallende Kugeln auf ein tief flüssigen Pool mit veränderten Flüssigkeit und Impaktor Oberflächenbedingungen

Dieses Protokoll ermöglicht eine effiziente Erfassung experimenteller Hochgeschwindigkeitsbilder von Flüssigkeitstropfeneinschlägen und eine schnelle Analyse dieser Daten in Batches. Um diese Prozesse zu optimieren, beschreibt die Methode, wie Geräte kalibriert und eingerichtet, eine geeignete Datenstruktur generiert und ein Bildanalyseskript bereitgestellt wird.

Hochdurchsatzanalyse von Flüssigkeitstropfeneinschlägen

In diesem Protokoll werden die Funktionsweise und die Prinzipien von zylindrischen und planaren kryogenen Flüssigkeitsstrahlen im Mikrometerbereich vorgestellt. Bisher wurde dieses System als Target mit hoher Wiederholrate in Laser-Plasma-Experimenten verwendet. Die erwarteten interdisziplinären Anwendungen reichen von der Astrophysik im Labor über die Materialwissenschaften bis hin zu Teilchenbeschleunigern der nächsten Generation.

Kryogene Flüssigkeitsstrahlen für Entdeckungsforschung mit hoher Wiederholrate

Dieses Video beschreibt die Grundlagen der digitalen Streifenprojektionstechniken, die dichte 3D-Messungen von dynamisch veränderlichen Oberflächen ermöglichen. Es demonstriert auch das Design und den Betrieb eines binären Hochgeschwindigkeits-Defokussierungssystems, das auf diesen Techniken basiert.

High-Auflösung, High-Speed-, Three-dimensional Imaging mit Digital-Video-Streifenprojektionstechnik

Wir berichten von einem Verfahren der in situ Veränderung der HF behandelt Si (001) -Oberfläche in einer hydrophilen oder hydrophoben Zustand durch Bestrahlen Proben in Mikrofluidkammern mit H 2 O 2 / H 2 O-Lösung (0,01% -0,5%) oder Methanol-Lösungen gefüllt mittels gepulster UV-Laser mit einer relativen niedrigen Impulsfluenz.

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

Wir beschreiben die Konstruktion eines schnellen continuous-Hohlleiter-stimuliert-Brillouin-Streuung (CW-SBS)-Spektrometers. Das Spektrometer beschäftigt einphasiger Diodenlaser und eine atomare Dampf Notchfilter Transmissionsspektren trübe/nicht-trübe Proben mit hoher Spektralauflösung zu erwerben Geschwindigkeiten bis zu 100fach schneller als die der vorhandenen CW-SBS-Spektrometer. Diese Verbesserung ermöglicht High-Speed-Brillouin Materialanalyse.<br...

High-Speed-Dauerstrich-stimulierten Brillouin-Streuung Spektrometer für Materialanalyse

Erfahren Sie die Visualisierung von Flüssigkeitsstrahl-Impaction auf Hochgeschwindigkeitsoberflächen mittels rotierender Scheibe und Druckluftkanone. Diese Methode optimiert Reibungsmodifikatoren auf Schienen.

Visualisierung von High-Speed-Flüssigkeitsstrahl-Impaction auf einer sich bewegenden Oberfläche

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