Ce protocole illustre la configuration de base expérimentale pour les expériences entrée eau sphères en chute libre. Méthodes pour l’altération de la surface du liquide avec des tissus perméables, la préparation des sphères chimiquement non mouillant et étapes d’extraction de données et de visualisation splash sont discutés.
Article de méthode
Impacts des sphères en chute libre sur une piscine profonde liquide avec des Conditions de Surface liquide altéré et frappe
Dans cet article
Résumé
Résumé
Impacts verticales des sphères assainissement de l’eau ont fait l’objet de nombreuses recherches d’entrée eau qui caractérisent la formation de la cavité, éclabousser l’ascension de la Couronne et Worthington jet stabilité. Ici, nous établissons les protocoles expérimentaux pour l’examen de la dynamique éclabousser lorsque lisse en chute libre sphères de mouillabilité variable, la masse et effet de diamètre de la surface libre d’un bassin profond liquide modifié par tissus perméables aux fins et des agents tensio-actifs liquides. L’eau entrée enquêtes fournissent accessibles, facilement assemblés et exécutés des expériences pour étudier la mécanique des fluides complexe. Nous présentons ci-après un protocole accordable pour caractériser la hauteur de splash, mesures de débit de séparation et cinématique de l’élément de frappe et des résultats représentatifs qui peuvent être acquise si reproduire notre approche. Les méthodes sont applicables lorsque les dimensions caractéristiques splash rester inférieure à environ 0,5 m. Toutefois, ce protocole peut être adapté pour des sommets plus élevés la libération de la frappe et vitesses d’impact, qui augure bien pour la traduction des résultats de marine et applications industrielles.
Introduction
La caractérisation de la dynamique éclabousser résultant d’impacts verticaux des objets solides dans une piscine profonde liquide1 s’applique aux applications militaires, navales et industrielles comme les missiles balistiques eau entrée mer surface et atterrissage2, 3,4,5. Les premières études d’entrée de l’eau ont été menées à bien plus d’un siècle il y a6,7. Ici, nous établissons des protocoles clairs approfondies et les meilleures pratiques pour parvenir ....
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Protocole
1. configuration de l’expérience pour des effets verticaux
- Remplir un réservoir d’eau transparent de dimensions environ 60 cm x 30 cm x 36 cm (longueur x poids x profondeur) avec 32 L d’eau et monter un compteur souverain (« échelle visuelle ») verticalement à l’intérieur du conteneur tel que la base se trouve au sommet du fluide, comme le montre la Figure 1 a.
NOTE : Profondeur et la largeur de la cuve doivent être supérieurs à 20 fois le diamètre des sphères plus importantes utilisées pour l’expérience pour s’assurer des effets de mur sont négligeables9. Une plus grande vitesse d’entrée que ceux décr....
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Résultats
Cela établi, protocoles permettant le respect des jets Worthington dus aux impacts verticaux sur un nombres de gamme de Weber 
comme on le voit à la Figure 2C. Ces résultats sont publiés dans Watson et al.1, qui peuvent être référencés pour les conditions expérimentales exactes utilisées pour produire les données présentées ici. Nous nous concentrons sur le film allongé é.......
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Discussion
Ce protocole décrit la conception expérimentale et conseillées pour les enquêtes sur des sphères en chute libre sur une piscine profonde liquide. Nous commençons en mettant en évidence les étapes nécessaires pour la configuration de l’expérience pour des effets verticaux. Il est important de créer un environnement de démarrage idéal avec l’utilisation d’une zone suffisamment grande éclaboussure, tels que les effets de mur sont négligeables9et une échelle visuelle adapté pour l’extraction de la cin.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs aimerait le College of Engineering et Computer Sciences (CECS) à l’Université de Floride centrale pour le financement de ce projet, Joshua Bom et Chris Souchik pour des images de démarrage et Nicholas Smith pour vos précieux commentaires.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Imprimante 3D | FlashForge | Creator Pro | Double Extrusion |
| Alcool | Swan | M314 | 99 % Isopropyl |
| BNC Câbles | Thorlabs | 2249-C-24 | |
| Pied à coulisse | Anytime Tools | 203185 | Dial |
| Camera | Photron | Mini AX-100 | 16GB Ram |
| Ordinateur | Dell | Windows 7 Pro | |
| Tissu | Georgia Pacific | 19378 | Papier toilette |
| Tissu | Kleenex | 10036000478478 | Tissue |
| Laser Cutter | Glowforge | Basic | |
| Lights | GS Vitec | LT-V9-15 | Multi-LED |
| Microscope | Keyence | VHX-900F | |
| Support d’autoclave | VWR | VWRF08530.083 | |
| routeur | ASUS | RT-N12 | Off Network |
| Ruler | Westcott | 10432 | Meter Ruler |
| Software | Open-Source | Tracker | Analysis |
| Software Photron | Fastcam Viewer | Recording | |
| Sphere | Amazon | 8DELSET | Delrin |
| Spray | Rust-Oleum | 274232 | |
| Tensioactif | Dawn | 37000973782 | Savon liquide |
| Surfactant | USP Casher | 5 gallons | Testeur de traction à la glycérine |
| MTS | Modèle 42 | ||
| Interrupteur à gâchette | |||
| d’eau | Mr. Aqua | MA-730 | Verre non trempé |
Références
- 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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