ציפה וגרירה על גופים שקועים

1. ייצור מקטע מבחן הזרקת גז (ראה סכמטי ותמונה, איור 2)

1. לקדוח חור בתחתית מיכל פלסטיק גבוה ושטוח מוקף חומה. התקן מחיצה דרך הקיר המתאימה דרך החור הזה. התקן התאמת הפחתה לחיבור דחיסת צינור ~ 3.2 מ"מ בשקע התאמת המחיצה. זו תהיה יציאת הזרקת הבועה/טיפה.
2. הכנס אורך קצר (כ-1 ס"מ) של כבל גומי רך בקוטר 3.2 מ"מ בחיבור הדחיסה, והידק את האגוז המתאים. באמצעות סיכת תפירה, לנקב חור דק דרך כבל הגומי. זה יהיה השסתום להזרקת בועות / טיפות לתוך מיכל הנוזל.
3. ממלאים את המיכל בגליצרין עד לרמה של כ-25 ס"מ. יוצקים את הגליצרין לאט כמו סרט במורד הקיר בצד המיכל כדי לעזור להפחית את entrainment בועה במיכל. המתן ~ 2 שעות כדי לאפשר בועות גדולות יותר לעלות מתוך המיכל.
4. התקן מצלמת וידאו על חצובה הפונה למיכל, כאשר החלק העליון של הנוזל מוצג. התקן אור בהיר בצד השני של המיכל, מול המצלמה (תאורה אחורית). הכנס גיליון מפזר בין האור והמכל כדי להבטיח תאורה אחידה.

2. ביצוע ניסויים

1. הכנס סרגל או אובייקט שטוח בגודל ידוע למיכל הגליצרין, מעל יציאת ההזרקה, מול המצלמה. הקלט וידאו קצר של האובייקט. זה ישמש סולם כדי למפות מגודל בועה ב- px ומהירות עלייה ב- px s^-1 עד m ו- m s^-1, בהתאמה.
2. שימוש במזרק עם מחט דקה(למשל,20 מד). הזרק בועות גז בגדלים שונים דרך שסתום הגומי לתוך הנוזל. השתמש במצלמה כדי להקליט קטעי וידאו של הבועות עולות דרך הנוזל.
3. ערבבו צבעי מאכל על בסיס שמן עם שמן צמחי סויה (או שמן צמחי אחר בעל צמיגות נמוכה). באמצעות המזרק, להזריק טיפות שמן צבעוני בגדלים שונים לתוך מיכל גליצרין. הקלט קטעי וידאו של טיפות עולות.

3. ניתוח

1. באמצעות תוכנה כגון נגן המדיה VLC, יצא תמונות מהווידאו של הסרגל (שלב 2.1). בתוכנה לעריכת תמונות, מדוד את מרחק הפיקסלים לאורך ידוע של ההתקן. לאחר מכן ניתן לקבוע את גורם שינוי קנה המידה של האורך כ- , כאשר L_m הוא האורך הפיזי של האובייקט במטרים ו- L_px הוא אורך האובייקט בפיקסלים בתמונה.
2. עבור כל סרטון מהירות עליית בועה או טיפה, חלץ תמונות תמונה מ כאשר הבועות/טיפות נכנסות ויוצאות מחלון תצוגת המצלמה. מדוד את הקטרים הבועה/טיפה (אופקית) בתוכנה לעריכת תמונה (D_px). מדוד את מהירויות העלייה הממוצעות (U_px) כהבדל בתנוחות האף הבועה/טיפה חלקי זמני וידאו שחלפו בין תמונות תמונה ראשוניות וסופיות. המר ערכי פיקסלים אלה לערכים פיזיים כ: D = sD_px ו- U = sU_px.
3. להעריך מספרי בועה ו טיפה ריינולדס ( ) ולגרור מקדמים (Eqn. 2). התווה ערכים אלה והשווה לתוצאות תיאורטיות של Eqn. 3. תכונות נוזל בטמפרטורת החדר (22°C) הן:
   • גליצרין: ρ_f = 1300 ק"ג מ^'-3, μ_f = 3.7 ק"ג מ^'-1 s^-1
   • אוויר: ρ_b = 1.19 ק"ג מ^'-3
   • שמן סויה: ρ_b = 920 ק"ג מ^'-3

איור 2: (א) צילום סכמטי ו-(ב) של מתקן ניסוי.