Técnica de escaneo rápido para el Estudio de impacto por caída de la Dinámica de Fluidos no newtonianos

Resumen

Impacto de la gota de fluidos no newtonianos es un proceso complejo ya que los diferentes parámetros físicos influyen en la dinámica durante un tiempo muy corto (menos de un décimo de un milisegundo). Una técnica de imagen rápida se introdujo con el fin de caracterizar los comportamientos de impacto de los diferentes fluidos no newtonianos.

Resumen

En el campo de la mecánica de fluidos, muchos procesos dinámicos no sólo se producen en un intervalo de tiempo muy corto, pero también requieren una alta resolución espacial para la observación detallada, escenarios que hacen que sea difícil de observar con los sistemas de formación de imágenes convencionales. Uno de ellos es el impacto de la caída de líquidos, que por lo general ocurre dentro de un décimo de milisegundo. Para hacer frente a este reto, una técnica de imagen rápido, se indica que combina una cámara de alta velocidad (con capacidad de hasta un millón de cuadros por segundo) con un objetivo macro con distancia de trabajo para que la resolución espacial de la imagen a 10 micras / píxel. La técnica de formación de imágenes permite la medición precisa de las cantidades de dinámica de fluidos pertinentes, tales como el campo de flujo, la distancia y la velocidad de propagación de las salpicaduras, a partir del análisis del vídeo grabado. Para demostrar las capacidades de este sistema de visualización, la dinámica de impacto cuando las gotas de fluidos no newtonianos inciden sobre una superficie plana y dura se caracAUTORIZADO. Dos situaciones se consideran: por gotas de metal líquido oxidados nos centramos en el comportamiento de la difusión, y para las suspensiones densas se determina el inicio de salpicaduras. De manera más general, la combinación de una alta resolución temporal y espacial de imágenes introducida aquí ofrece ventajas para el estudio de dinámica rápida en una amplia gama de fenómenos microescala.

Introducción

Impacto por caída sobre una superficie sólida es un proceso clave en muchas aplicaciones que implican la fabricación electrónica ^1, recubrimiento por pulverización ^2, y el aditivo de fabricación de inyección de tinta utilizando la impresión de ^3,4, donde un control preciso de la caída de la difusión y se desea salpicaduras. Sin embargo, la observación directa del impacto de la caída es técnicamente difícil por dos razones. En primer lugar, es un proceso dinámico complejo que se produce dentro de un plazo de tiempo demasiado cortos (~ 100 microsegundos) para obtener imágenes fácilmente por los sistemas de formación de imágenes convenci....

Protocolo

1. Configuración de Imagen Rápida (Ver Figura 1)

1. Comience por la creación de un carril vertical a lo largo de la cual un recipiente lleno con el fluido a ser estudiado se puede mover libremente para ajustar la velocidad de impacto. El fluido sale de la parte inferior del recipiente a través de una boquilla y entra entonces en caída libre. Para este trabajo la altura de caída se varió desde 1 hasta 200 cm para dar una velocidad de impacto V ₀ = (0,4-6,3) ± 0,15 m / seg.
2. Construir y montar un bastidor para sostener el plano horizontal impacto, típicamente una placa de vidrio, en las que un espejo reflectante inclinada está posicionado pa....

Resultados

La técnica de imagen rápido puede ser utilizado para cuantificar la difusión y salpicaduras para varios escenarios de impacto. Figura 4 (a), por ejemplo, muestra secuencias de imágenes de impacto típicos para EGAIN líquidos con diferente fuerza la piel de óxido. Por expulsar EGAIN de la misma boquilla y a la misma altura que cae, gotitas con reproducibles velocidad de impacto V ₀ = 1,02 ± 0,12 m / seg y radio R ₀ = 6,25 ± 0,10 mm fueron generados. La columna de la izquierda muestra.......

Discusión

Varios pasos son fundamentales para la correcta ejecución de la formación de imágenes rápido. En primer lugar, la cámara y el objetivo tienen que estar debidamente configurado y calibrado. En particular, con el fin de obtener una alta resolución espacial, la relación de reproducción de la lente debe mantenerse cerca de 1:01. Esto es especialmente importante para la visualización de suspensiones densas. Además, el tamaño de la abertura debe ser cuidadosamente elegido para la imagen. Por ejemplo, la observación desde el l.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
eutéctico de galio-indio	Sigma Aldrich	495425-25G
	Sigma Aldrich	320331-2.5L
Óxido de circonio	Glen Mills Inc.	7200
Phantom V12 y V7 Fast Ccamera	Vision Research	N/A
105 mm Micro-Nikon	Nikon	N/A
12 V / 200 W Fuente de luz	Dedolight	N/A
	Razel	MODELO R9-9E