Este protocolo muestra la configuración experimental básica para experimentos de entrada de agua con esferas de caída libre. Se discuten métodos para la alteración de la superficie del líquido con tejidos penetrables, la elaboración de esferas químicamente no-adherencia de soldadura y pasos para la extracción de datos y visualización de splash.
Artículo de método
Impactos de las esferas de la caída libre en una piscina profunda líquida con líquido alterada y el impactador de condiciones de la superficie
En este artículo
Resumen
Resumen
Impactos verticales de las esferas de agua han sido objeto de numerosas investigaciones de entrada de agua caracterizan la formación de la cavidad, splash corona ascensión y Worthington jet estabilidad. Aquí establecemos protocolos experimentales para examinar la dinámica de chapoteo cuando suave caída libre esferas de mojabilidad diferente, la masa y el impacto de diámetro de la superficie libre de una piscina profunda líquida modificada por surfactantes líquidos y tejidos finos penetrables. Investigaciones de entrada de agua proporcionan fácilmente accesibles, montados y ejecutados los experimentos para el estudio de mecánica de fluidos compleja. En este documento presentamos un protocolo regulable para la caracterización de altura splash, mediciones de la separación del flujo y cinemática del impactador y resultados representativos que podrían adquirirse si reproducir nuestro enfoque. Los métodos son aplicables cuando dimensiones splash característicos permanecen por debajo de aproximadamente 0,5 m. Sin embargo, este protocolo puede ser adaptado para mayores alturas de lanzamiento del impactador y velocidades de impacto, que un buen augurio para la traducción de resultados naval y aplicaciones de la industria.
Introducción
La caracterización de la dinámica de presentación derivados de impactos verticales de objetos sólidos en una piscina profunda líquido1 es aplicable a usos militares, navales e industriales tales como misiles balísticos agua entrada y mar la superficie de aterrizaje2, 3,4,5. Los primeros estudios de entrada de agua se llevaron a cabo bien hace más de un siglo6,7. Aquí, establecemos claramente detallados protocolos y mejores prácticas para lograr resultados con....
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Protocolo
1. configurar el experimento de impacto vertical
- Llenar un tanque de agua transparente de dimensiones aproximadamente 60 cm x 30 cm x 36 cm (longitud x peso x profundidad) con 32 L de agua y montar una regla de metro ('escala visual') verticalmente dentro del contenedor que la base se encuentra sobre el líquido, como se ve en la Figura 1a.
Nota: La profundidad y anchura del tanque deben ser mayores que 20 veces el diámetro de las esferas más grandes utilizados en el experimento para asegurar efectos de pared son despreciables9. Velocidades de entrada mayor que ésos descritos aquí voluntad requieren may....
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Resultados
Esto estableció protocolos permiten el cumplimiento de los chorros de Worthington, derivados de impactos verticales sobre un número de rango de Weber 
como se ve en la figura 2C. Estos resultados son publicados en Watson et al.,1, que se puede hacer referencia a las condiciones experimentales exactas utilizadas para producir los datos presentados en este documento. Nos ce.......
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Discusión
Este protocolo describe el diseño experimental y las mejores prácticas para las investigaciones de esferas de caída libre en una piscina profunda líquida. Comenzamos destacando los pasos necesarios para configurar el experimento de impactos verticales. Es importante crear un entorno de splash ideal con el uso de una zona de chapoteo suficientemente grande tal que los efectos de pared son despreciables9y una escala visual adecuada para la extracción de cinemática12,
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores desean reconocer la Facultad de ingeniería y equipo Ciencias (CECS) de la Universidad de Florida Central para la financiación de este proyecto, Joshua Bom y Chris Souchik para imágenes splash y Nicholas Smith para retroalimentación valiosa.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Impresora 3D | FlashForge | Creator Pro | Alcohol de doble extrusión |
| Swan | M314 | 99% Isopropil | |
| BNC Cables | Thorlabs | 2249-C-24 | |
| Caliper | Anytime Tools | 203185 | Dial |
| Cámara | Photron | Mini AX-100 | 16GB |
| Ram Computadora | Dell | Windows 7 Pro | |
| Tela | Georgia Pacific | 19378 | Papel higiénico |
| Tela | Kleenex | 10036000478478 | Tissue |
| Cortadora láser | Glowforge | ||
| Lights | GS Vitec | LT-V9-15 | |
| Microscopio | Keyence | VHX-900F | |
| Soporte de retorta | VWR | VWRF08530.083 | |
| Router | ASUS | RT-N12 | Regla de red apagada |
| Westcott | 10432 | Metro | |
| Software | de regla Rastreador de código abierto | de análisis de video | |
| Photron | Fastcam Viewer | de grabación de video | |
| Amazon | 8DELSET | Delrin | |
| spray | Rust-Oleum | 274232 | repelente al agua |
| Dawn | 37000973782 | Jabón líquido | |
| Surfactante | USP Kosher | 5 galones | glicerina |
| MTS | modelo 42 | ||
| Interruptor de gatillo | hecho | ||
| Mr. Aqua | MA-730 | Vidrio no templado |
Referencias
- Watson, D. A., Stephen, J. L., Dickerson, A. K. Jet amplification and cavity formation induced by penetrable fabrics in hydrophilic sphere entry. Physics of Fluids. 30, 082109(2018).
- Truscott, T. T. Cavity dynamics of water entry for spheres and ballistic projectiles. ....
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