Name: ויזואליזציה של High Speed Liquid Jet Impaction על משטח העברה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 34 s
Description: חקור את ההשפעה של זרם נוזלי על משטחים נעים במהירות גבוהה באמצעות דיסק מסתובב ותותח אוויר. שיטה זו מאפשרת אופטימיזציה של מודיפיקטורי חיכוך נוזליים למסילות רכבת לשיפור הבטיחות והיעילות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מדעי הטבע והנדסת מועצת המחקר של קנדה (NSERC) וLB פוסטר Rail טכנולוגיות, חברה במשותף תמכו במחקר הזה באמצעות תכנית NSERC שיתופי המחקר ופיתוח גרנט.

התקן דיסק 1. ספינינג <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזהות תנאי בדיקה רצויים ותנאי בדיקת שיא בטבלה (למשל, מהירות טמפרטורת הסביבה, תכונות נוזלים, סילון ופני שטח, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה של חומרים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרונות גליצרין-מים או PEO-גליצרין-מים לבדיקות הפגיעה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקרה של בדיקות PEO-גליצרין-מים, מתמוסס בהדרגה, 4.5 גרם של אבקת PEO (משקולות מולקולריות צמיגות-הממוצעת של מיליון וארבעה מ&#39;) ל1,495.5 גרם של מים מזוקקים תחת בחישה מגנטית עדינה פני תקופה של 24 שעות. הימנע מוגזם התססה מדגם PEO כדי למנוע השפלה מכאנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיף בהדרגה 1.5 קילוגרם של גליצרין כיתה USP לפתרון PEO המימי פני תקופה של 24 שעות כדי להגיע לפתרון המימי של 0.15% ריכוז PEO ו -50% ריכוז גליצרין. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את נוזלי בדיקה בנפרד במיכלים אטומים תחת RT לפני ואחרי כל בדיקה למיניאידוי מייז, ספיגת מים מאוויר וזיהום סביבה. לאפיין ותרססו נוזלים בתוך חמישה ימים של הכנה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצועים של ניסויים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שסתום אספקת האוויר של נושאות אוויר הדיסק מסתובב פתוח וקריאת מד לחץ היא בטווח הנכון העבודה (60-80 psig). דבר ברור שעלולים להפריע לתנועת הדיסק ולהפוך את הדיסק ביד בשני הכיוונים 5 סיבובים כדי לבדוק בעיות עם הדיסק ומסבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגז הדחוס הנקי ובטוח סגור מצברים לשמירת לחץ בדיקת נוזל. יוצקים 3 קילוגרם של נוזל בדיקה ליציאת נוזלים ממצברי 1 ליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את יציאת הגז של מצברים למכל החנקן באמצעות ווסת לחץ. חבר את יציאת נוזלים של מצברים לזרבובית תרסיס סילון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערכת הדמיה במהירות גבוהה מערכת בקרה שהוקמה ו. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את תוכנת שליטת הדיסק מסתובב ותוכנת שליטת VFD.עמדת שתי מצלמות מהירות גבוהה cine 35 סנטימטרים מנקודת הפגיעה ולהתאים את העדשות בהגדלה גבוהות כדי ללכוד את נקודת הפגיעה משתי זוויות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את מקור אור 150 W סיבים האופטיים כדי להשיג רקע מואר באופן שווה לאיכות תמונה הטובה ביותר (איור 1). הפעל את מערכת השליטה בשלב זה כדי להקל על התאמת מצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את שגרת בדיקה העצמית על ידי לחיצה על כפתור &quot;עצמי לבדוק&quot; בתוכנת הבקרה כדי לוודא שהמערכת פועלת כצפוי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע בדיקת פגיעה מטוס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את מהירות הדיסק לערך הרצוי עם תוכנת שליטת VFD (500-3,000 סל&quot;ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לבצע בדיקה, להפעיל את הרצף הניסיוני האוטומטי מהתוכנה השליטה על ידי לחיצה על הכפתור &quot;רצף מבחן&quot;. התוכנה תקבע את הפרמטרים אופטימליים באופן אוטומטי ולתאם כל רכיב של המערכת לבצע את הבדיקה בהתאם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את וידאו מבחן פגיעה כתוצאה (ראה, למשל, צילום המסך באיור 2). קראו ומהירות משטח שיא, זרבובית בחזרה לחץ וטמפרטורה מהתוכנה השליטה. הערה: לאחר כל בדיקה, רצף ניקוי דיסק פועל באופן אוטומטי כדי לשטוף ולייבש את פני השטח הדיסק. חזור על פעולת הניקוי צריך, עד שכל שאריות בדיקת הנוזל הוסרו. זהירות: בעוד נוזלי מבחן פתרון מים וגליצרין ניתן לנקות עם רצף הניקוי, LFMs אחר צריכה לנקות עם ממסים אורגניים כגון אצטון. במקרים כאלה, להחיל את חומר הניקוי לבד ולא ריסוס הדיסק ישירות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן גיליון אלקטרוני המכיל מידע על כל תנאי מבחן (לדוגמא, מאפייני נוזל, טמפרטורת הסביבה, חספוס פני השטח, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תמונות פגיעה מטוס נרשמו עם תוכנת הצפייה cine, לשחק הקלטות וידאו מלאים בנורמלילהאיץ ולבחון התנהגויות פגיעה מטוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאפייני פגיעה התנהגות שיא (פתיחה / ניתזים / בתצהיר; ראו איור 3) בגיליון האלקטרוני מוכן, כניסה כל מגמות חריגות שעשוי להצביע על סיבוכים עם הסט-אפ ניסיוני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמירת תוצאות בדיקה ותנאים בגיליון אלקטרוני. ממצאי שיא בולטים וחריג ביומן בדיקה (לדוגמא, נקודת סף סנסציה / בתצהיר, מעברי פתיחה / בתצהיר, וכו &#39;). לשמור צילומי מסך בעת צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל מדידות ניתוח תמונה ונתונים שיא. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את כלי מדידת פיקסל על המסך. תמונות פגיעה פתוחות, ולכייל את קנה המידה של תמונה על ידי מדידת מיקרו-שליט בתמונות עם כלי המדידה על מסך פיקסל (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממדי מידה של עניין (למשל, רוחב lamella התפשטות, W, ורדיוס lamella נקודת קיפאון, R; ראה איור 5) עם t מדידת פיקסלOOL בנקודה שבה המטוס נראה יציב ביותר בנתוני וידאו ולהקליט בגיליון האלקטרוני מוכן. אז קח עוד קבוצה של מדידות 100 פריימים אחרי הקבוצה הראשונה של מדידות כדי לוודא ששני הסילון וlamella יציבים. נקודות נתונים עלילה על גרף ולהשלים את העקומה הולמת. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. מיזוג קנון התקן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזהות תנאי בדיקה רצויים ולהכין חומרים כמו בשלב 1.1 ושלב 1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצועים של ניסויים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלטון את תוכנת מערכת בקרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הקליע לקנה התותח. הזז את מנגנון התחנה קרוב ליציאת החבית כדי ללכוד את הקליע כראוי לאחר בדיקה (איור 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את קו אוויר בניין בלחץ מוביל למכל האוויר. חצים על הטנק בין 30 psi ו -70 psi, תלוי במהירות הקליע הרצויה. לחץ טנק psi 30 נותן מהירות קליע של כ 5מ &#39;/ שנייה, ו -70 psi נותן מהירות של כ -25 מ&#39; / שנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את מצברים סגורים גז הדחוס לשמירת לחץ בדיקת נוזל. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 3 קילוגרם של נוזל בדיקה ליציאת נוזלים מהמצברים. חיבור צינורות משסתום גז מצברים לזרבובית תרסיס סילון הנוזל, ולהגדיר את לחץ מצברים לעד 300 psig. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את המצלמה לשקע מספריים. אבטח את שקע המספריים לפלטפורמה ממוקמת ליד זרבובית תרסיס סילון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאבטח את מקור האור בעוצמה הגבוהה לפלטפורמה ממוקמת מול המצלמה ומאחורי גיליון דיפוזיה. בדוק מיקום תאורה ומצלמה באמצעות פונקציית הצפייה מצלמת וידאו של ממשק שליטת תוכנה, ולהתאים את המיקום לפי צורך (איור 7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשים על אטמי אוזניים להגנה מפני פיצוץ קול תותח האוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתוח את לוח בקרת תותח, ולחץ על כפתור האזהרה בלוח הבקרה מספר פעמים כדי לאותתתחילת ניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכה אותן בלוח הבקרה שפותח את שסתום סולנואיד חיבור מיכל האוויר עם קנה תותח האוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שהמכשיר כבר ירה והקליע שנתפס, לנקות את המכשיר על ידי ניגובו עם נוזל ניקוי וספוג כדי להסיר נוזל מבחן השיורי. לבסוף, לייבש את פני השטח הפגיעה של הקליע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את המהירות של הקליע בוידאו במהירות גבוהה שנרשם על ידי מדידת משך זמן הנדרש לקליע לנסוע מרחק קבוע (10 סנטימטרים). לנתח נתונים כמו בשלב 1.5. </li></ol>

<ol><li>Cotter, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Top+of+Rail+Friction+Control%3A+Reductions+in+Fuel+and+Greenhouse+Gas+Emissions%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Of+the+2005+Conference+of+the+International+Heavy+Haul+Association+%28Rio+de+Janeiro%29%22%5BJournal%5D)">Top of Rail Friction Control: Reductions in Fuel and Greenhouse Gas Emissions.</a> Proc. Of the 2005 Conference of the International Heavy Haul Association (Rio de Janeiro). , 327-334 (2005).</li>
<li>Eadie, D. T., Bovey, E., Kalousek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+friction+control+in+effective+management+of+the+wheel%2Frail+interface%29%5BTitle%5D)+AND+%22Railway+Technical+Conference%22%5BJournal%5D)">The role of friction control in effective management of the wheel/rail interface).</a> Railway Technical Conference. , (2002).</li>
<li>Stock, R., Eadie, D. T., Elvidge, D., Oldknow, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influencing+rolling+contact+fatigue+through+top+of+rail+friction+modifier+application%E2%80%93A+full+scale+wheel%E2%80%93rail+test+rig+study%5BTitle%5D)+AND+%22Wear%22%5BJournal%5D)">Influencing rolling contact fatigue through top of rail friction modifier application–A full scale wheel–rail test rig study.</a> Wear. 271 (1), 134-142 (2011).</li>
<li>Eadie, D. T., Santoro, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Top-of-rail+friction+control+for+curve+noise+mitigation+and+corrugation+rate+reduction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sound+and+Vibration%22%5BJournal%5D)">Top-of-rail friction control for curve noise mitigation and corrugation rate reduction.</a> Journal of Sound and Vibration. 293 (3), 747-757 (2006).</li>
<li>Tomeoka, M., Kabe, N., Tanimoto, M., Miyauchi, E., Nakata, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Friction+control+between+wheel+and+rail+by+means+of+on-board+lubrication%5BTitle%5D)+AND+%22Wear%22%5BJournal%5D)">Friction control between wheel and rail by means of on-board lubrication.</a> Wear. 253 (1), 124-129 (2002).</li>
<li>Chiu-Webster, S., Lister, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fall+of+a+viscous+thread+onto+a+moving+surface%3A+a+%E2%80%98fluid-mechanical+sewing+machine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">The fall of a viscous thread onto a moving surface: a ‘fluid-mechanical sewing machine.</a> Journal of Fluid Mechanics. 569 (1), 124-129 (2006).</li>
<li>Hlod, A., Aarts, A. C. T., Van De Ven, A. A. F., Peletier, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mathematical+model+of+falling+of+a+viscous+jet+onto+a+moving+surface%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Mathematics%22%5BJournal%5D)">Mathematical model of falling of a viscous jet onto a moving surface.</a> European Journal of Applied Mathematics. 18 (06), 659-677 (2007).</li>
<li>Gradeck, M., Kouachi, A., Dani, A., Arnoult, D., Borean, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+and+numerical+study+of+the+hydraulic+jump+of+an+impinging+jet+on+a+moving+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Thermal+and+Fluid+Science%22%5BJournal%5D)">Experimental and numerical study of the hydraulic jump of an impinging jet on a moving surface.</a> Experimental Thermal and Fluid Science. 30 (3), 193-201 (2006).</li>
<li>Fujimoto, H., Suzuki, Y., Hama, T., Takuda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+Characteristics+of+Circular+Liquid+Jet+Impinging+on+a+Moving+Surface+Covered+with+a+Water+Film%5BTitle%5D)+AND+%22ISIJ+international%22%5BJournal%5D)">Flow Characteristics of Circular Liquid Jet Impinging on a Moving Surface Covered with a Water Film.</a> ISIJ international. 51 (9), 1497-1505 (2011).</li>
<li>Keshavarz, B., Green, S. I., Davy, M. H., Eadie, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Newtonian+liquid+jet+impaction+on+a+high-speed+moving+surface%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Heat+and+Fluid+Flow%22%5BJournal%5D)">Newtonian liquid jet impaction on a high-speed moving surface.</a> International Journal of Heat and Fluid Flow. 32 (6), 1216-1225 (2011).</li>
<li>Keshavarz, B., Green, S. I., Eadie, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+liquid+jet+impaction+on+a+high+speed+moving+surface%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+Journal%22%5BJournal%5D)">Elastic liquid jet impaction on a high speed moving surface.</a> AIChE Journal. 58 (11), 3568-3577 (2012).</li>
<li>Moulson, J. B. T., Green, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+ambient+air+on+liquid+jet+impingement+on+a+moving+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+of+Fluids%22%5BJournal%5D)">Effect of ambient air on liquid jet impingement on a moving substrate.</a> Physics of Fluids. 25 (10), 102106(2013).</li>
<li>Sterling, G. E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+experimental+study+on+jet+impingement+on+a+very+high+speed+moving+surface%5BTitle%5D)+AND+%22UBC+M.A.Sc.+Thesis%22%5BJournal%5D)">An experimental study on jet impingement on a very high speed moving surface.</a> UBC M.A.Sc. Thesis. , (2012).</li>
<li>Povarov, O. A., Nazarov, O. I., Ignat'evskaya, L. A., Nikol'skii, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+of+drops+with+boundary+layer+on+rotating+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Engineering+Physics+and+Thermophysics%22%5BJournal%5D)">Interaction of drops with boundary layer on rotating surfaces.</a> Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 31 (6), 1453-1456 (1976).</li>
<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>
<li>Bird, J. C., Tsai, S. S., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inclined+to+splash%3A+triggering+and+inhibiting+a+splash+with+tangential+velocity%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Inclined to splash: triggering and inhibiting a splash with tangential velocity.</a> New Journal of Physics. 11 (6), 063017(2009).</li>
<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>

יש לי המחברים אין לחשוף.

הקליע המשמש להגדרת תותח האוויר מורכב מבסיס קל, עץ. למרות שבבי חומר העץ מעט לאחר בדיקות רבות, זה כבר נמצא לספוג אנרגיה קינטית בצורה יעילה יותר מאשר קליעים מורכבים מחומרים כמו פלסטיק או מתכת, אשר נוטים לנפץ על השפעת מנגנון העצירה. הממדים של קליע העץ נועדו להתאים את הפנים חבית פלדה מקרוב, ובכך להגביל את דליפת אוויר. גיליון 1/8 &quot;עבה גומי מאובטח בין שתי שכבות של דיקט מחובר לחלק האחורי של הקליע להדק את החותם סביב החלק הפנימי של החבית נוספת. משטחי מתכת הפגיעה רכובים על גבי הקליע מהו...

מחקר זה נועד לקבוע אסטרטגיות ליישום LFM (המשתנה חיכוך נוזלי) בצורת סילון נוזל על משטח מרגש תוך השגת מעלות גבוהות של יעילות העברה ותוצאות בתצהיר אחידה. השגת מטרה זו כרוכה בפיתוח הבנה מקיפה של גורמים המשפיעים על פגיעה סילון נוזל על העברת משטחים. הפרויקט מונע על ידי צורך לשפר את היעילות של טכניקות יישום שימון נהוגות בענף הרכבות. עכשיו כאמצעי להפחתת צריכת דלק ועלויות תחזוקת קטר, סרט דק סוכן שינוי חיכוך של מיושם על פני השטח העליונים של רכבת פסי רכבת קונבנציונליות. מחקרים שנעשה לאחרונה הראו כי החלת סוג אחד של LFM על בסיס מים לחלק עליון של מעקה (TOR) שליטת חיכוך מופחתת רמות צריכת אנרגיה בכ -6% ומקורבים רכבת וגלגל ללבוש על ידי העולה על 50% 1,2. מחקרים אחרים הראו כי LFM החלים על פסי רכבת להפחיתכוח לרוחב ורמות רעש, כמו גם, וחשוב יותר, קמטי מסלול ונזק מעייפות קשר מתגלגלת, שהוא גורם עיקרי לderailments 3,4 s. תוצאות אלו אושר גם בבדיקות שדה במערכת הרכבת התחתית של טוקיו 5. LFMs כיום הם ויתרו מפיצוץ באוויר מרססים המצורפים לעשרות קטרים ​​ברחבי קנדה ובארצות הברית. בצורה זו של יישום, LFM מוחל על החלק העליון של פסי רכבת על ידי מרססים רכובים מתחת נע קרונות. מצב זה של יישום LFM הוא קשה ליישום בקטרי רכבת רבים משום שהנפח גבוה הנדרש ורמות אספקת אוויר בלחץ גבוה לא יכולים להיות בר-השגה. חרירי תרסיס אוויר-פיצוץ גם הם האמינו לייצר כיסוי רכבת סדיר מאוד כאשר פעלו ברוח צולבת, כרוחות צולבות לגרום טיפות תרסיס עדינות לסטות מהמסלול המקורי שלהם. Crosswinds ידוע גם להיות מעורבים בעכירות זרבובית, סביר להניח לאותוסיבה שהיא. בשל בעיות הקשורות למרססי פיצוץ באוויר, מגזר הרכבת מבקש כיום גישות חלופיות ליישום LFM על פסי רכבת. פתרון בר קיימא אחת כרוך מחלק LFM באמצעות סילון נוזלי (לא לאטומים-) רציף, כמו מטוסים נוזליים הם פחות רגישים להשפעות צולבות בשל יחסם הנמוך גרור לאינרציה. בנוסף, מאחר שרמות לחץ אוויר והנפח הגבוהים הנדרשות לחרירי תרסיסים אינן נדרשות בטכנולוגיות תרסיס סילון נוזל, המעשה האחרון כמנגנוני ריסוס יותר יעילים וחזקים ששומרים על שליטה אפקטיבית בשיעור של יישום LFM. אזור של פיסיקה דומה, פגיעה אגל, נחקר באינטנסיביות. נמצא על ידי מספר חוקרים שלפגיעת טיפה על משטח חלק יבש נע, מתיז התנהגות תלויה בפרמטרים רבים, כולל צמיגות, צפיפות, מתח פנים והמרכיב הנורמלי של מהירות השפעת 14,15. ציפור <eמ &#39;הפגין&gt; et al. ששני המהירויות נורמליות ומשיקות היו בעלי חשיבות קריטית 16. טווח et al. ונוכלי et al. הראו כי לפגיעת טיפה על משטח יבש נייח, חספוס פני השטח מקטין את סף סנסציה באופן משמעותי (כלומר, זה עושה הטיפה יותר נוטה להתיז) 17,18. למרות חשיבותה המעשית, פגיעה מטוס על משטחים נעים זכתה לתשומת לב מועטת בספרות האקדמית. צ&#39;יו-ובסטר ויסטר ביצעו סדרה מקיפה של ניסויים שבחנו פגיעה סילון צמיג יציבה ולא יציבה על משטח מרגש, והמחברים פיתחו מודל לזרימת המקרה היציב 6. Hlod et al. מודל הזרימה באמצעות יודה סדר שלישי בתחום של אורך ידוע תחת מצב נפרד נוסף והשוואת תצורות חזו עם תוצאות ניסוי 7. עם זאת, מספרי ריינולדס בדקובשני המחקרים הללו הם נמוכים בהרבה מאלה הקשורים ליישומי LFM רכבת טיפוסיים. Gradeck et al. מבחינה מספרית וניסיוני חקר את שדה הזרימה של פגיעה סילון מים על מצע נע תחת מהירות שונות סילון, משטח מהירות, ותנאי קוטר נחיר 8. פוג&#39;ימוטו et al. מאפייני זרימה חקרו בנוסף של סילון מים מעגלי לפגוע על מצע נע מכוסה על ידי השכבה דקה של מים 9. עם זאת, שני פרויקטים אלה משמשים בקטרים ​​גדולים יחסית זרבובית ומשטח תחתון ומהירויות סילון בהשוואה לאלו שהועסקו בעבודה הנוכחית. יתר על כן, למרות שמחקרי ניסויים, מספריים, ואנליטיות קודמים לספק לגוף גדול של נתונים, רוב התמקדו בפרמטרי העברת חום ולא על זרימת תהליכים נוזליים כגון מתיז סילון התנהגות. השיטה הניסיונית שנקבעה במחקר הנוכחי ובכך תורמת לטכנולוגיות יישום סילון נוזל על ידי מחדשקנס כגון טכניקות בתנאים מעורבים קטרי נחיר סילון קטן ומהירויות סילון ומשטח במהירות גבוהה. השיטה הנוכחית מזקקת גם ידע על בעיות מכניקת נוזלים בסיסיות הקשורים בהעברת קווים ליצירת קשר. המחקרים שהוזכרו לעיל יש בדרך כלל מעורבים האינטראקציה של סילון מהירות נמוך עם משטח מרגש במהירות נמוך. היו מעט יחסית מחקרים של פגיעה מטוס במהירות גבוהה למינרית על משטחים נעים במהירות גבוהה. במהלך נעיץ סילון נוזל במהירות גבוהה נוזלי הסילון מתפשט רדיאלית בקרבת מקום הפגיעה, ויצר lamella דק. lamella זה אז convected במורד הזרם על ידי צמיג מכריח שהוטל על ידי המשטח המרגש, ייצור lamella בצורת U אופייני. Keshavarz et al. דיווח על ניסויי העסקת מטוסי נוזל הניוטונית ואלסטי לפגוע על גבי משטחים במהירות גבוהה. הם מסווגים תהליכי פגיעה בשני סוגים שונים: &quot;בתצהיר ו# 8221; ו&quot; להתיז &quot;10. לפגיעה לסיווג כתצהיר, נוזל הסילון חייב לדבוק פני השטח, ואילו פתיחה מאופיינת בlamella נוזל שמפריד מפני השטח, ולאחר מכן שובר את טיפות לתוך. משטר פגיעה שלישי גם תואר - &quot;מתיז&quot;. בזה, יחסית נדיר, משטר lamella נשאר מחובר אל פני השטח, כמו ל&quot; תצהיר &quot;, אבל טיפות בסדר נפלטות מן ליד הקצה המוביל של lamella. במחקר הבא של השפעות נוזל שאינו הניוטונית, Keshavarz סיכם et al., כי הפתיחה / הסף בתצהיר נקבע בעיקר על ידי מספרי ריינולדס ודבורה, ואילו זווית הפגיעה מטוס ומהירות סילון לעלות על פני השטח יחסי מהירות יש השפעה מועטת בלבד 11 . בניסויים שנערכו תחת לחצים אוויר סביבה משתנים, Moulson et al. גילה שפתיחה / מספר ריינולדס סף בתצהיר באופן דרמטיעולה עם ירידה בלחץ אוויר בסביבה (כלומר, לחצים סביבתיים גבוהים יותר להפוך את המטוסים נוטים יותר להתיז), תוך הפחתת לחץ אוויר סביבה מתחת לסף מסוים מדכא סנסציה לחלוטין 12. ממצא זה מצביע על כך כוחות אווירודינמיים הפועלים על lamella לשחק תפקיד מכריע בגרימת lamella המראה וסנסציה שלאחר מכן. בשנים האחרונה עבודה על פגיעה במהירות גבוהה על מצע במהירות גבוהה, סטרלינג הראה כי למהירות מצע ותנאי סילון קרובים לסף סנסציה, התז עשויה להיות מופעל על ידי חספוס פני השטח קטן מאוד מקומי וחוסר יציבות מטוס קל. הוא גם הראה שתחת אלה lamella תנאי ההמראה וחיבור מחדש הוא תהליך סטוכסטיים 13. פרוטוקול הניסוי המתואר כאן ניתן להשתמש כדי ללמוד מצבים פיזיים אחרים המערבים את האינטראקציה של נוזלים עם משטח נע במהירות גבוהה. לדוגמא, באותה הגישה יכולה לשמש כדי ללמוד blad מסוקאינטראקציה דואר מערבולת (ובלבד שנוזל המערבולת היה צבעוני עם חלקיקים נותב) וריסוס רובוטית של משטחים.

<table><tbody><tr><td colspan="4">ציוד להקמת תותח אוויר</td></tr><tr><td>מיכל אוויר 30 ליטר</td><td>פלדה Fab</td><td>A10028</td><td></td></tr><tr><td>שסתום פופ מופעל סולנואיד</td><td>Parker Hannifin Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>#16F24C2164A3F4C80</td><td></td><td></td><td></td>צינור גומי 1.5 אינץ' NPT</tr> צינורות <tr><td>פלדה</td><td></td><td></td><td></td>מלבניים</tr><tr><td>מנגנון עצירה</td><td>מותאם אישית</td><td></td><td></td></tr><tr><td>לוחות נירוסטה</td><td>מותאמים אישית</td> קליע עץ מותאם אישית <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 קילוואט אור</td> <td>ליבון בעוצמה גבוההניתוח צילום בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>T986851 גיליון</td><td></td><td></td><td></td>מפזר אור</tr><tr><td>חיישן אופטי</td><td>באנר</td><td>SM312LV</td><td></td></tr><tr><td colspan="4" >ציוד לספינינג דיסק הגדרת</td></tr><tr><td>מנוע</td><td>WEG</td><td>TEFC-W22</td><td></td></tr><tr><td>מיסבים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>דיסק</td><td>מותאם אישית</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מקור אור סיבים אופטיים</td><td>סיבים אופטיים טכנולוגיה משולבת</td><td>MO150AC</td><td></td></tr><tr><td>מערך LED בעוצמה גבוהה</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>מפסק</td><td>מותאם אישית</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">ציוד משותף לשני המכשירים</td></tr><tr><td>Phantom v611 מצלמת קולנוע מהירה</td><td>Vision Research Inc.</td><td>V611</td><td></td></tr><tr><td>Phantom v12 מצלמת קולנוע מהירה</td><td>Vision Research Inc.</td><td>עדשת זום V12</td><td></td></tr><tr><td>7000</td><td>Navitar Inc.</td><td>עדשת זום 7000</td><td></td></tr><tr><td>זום 6000</td><td>Navitar Inc.</td><td>זום 6000</td><td></td></tr><tr><td>מיכל חנקן דחוס</td><td>Praxair Technology, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ווסת לחץ</td><td>Praxair Technology, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PRS20124351CGA צינור לחנקן דחוס</td><td>Swagelok Company</td><td>SS-CT8SL8SL8-12</td><td></td></tr><tr><td>צינור</td><td>לנוזל Swagelok Company</td><td>SS-7R8TA8TA8TA8</td><td></td></tr><tr><td>Accumulator</td><td>Accumulators, Inc.</td><td></td><td></td>A131003XS</tr><tr><td>פתרונות סולנואיד שסתום</td><td>סולנואיד בע"מ</td><td>2223X-A440-00</td><td></td></tr><tr><td>מתמר לחץ</td><td>WIKA Instruments Ltd#</td><td>50398083</td><td></td></tr><tr><td>מכלול זרבובית</td><td>מותאם אישית</td><td></td><td></td></tr><tr><td>גליצרין</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>פולי (תחמוצת אתילן)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ויזואליזציה של high speed ​​liquid jet impaction על משטח העברה

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

שני מנגנונים לבחינת פגיעה סילון נוזל על משטח נע במהירות גבוהה מתוארים: מכשיר תותח אוויר (לבחינת מהירויות פנים בין 0 ו -25 מ &#39;/ שנייה) ומכשיר דיסק מסתובב (לבחינת מהירויות פנים בין 15 ל- 100 מ&#39; / שניות). החוצה ליניארי תותח האוויר היא מערכת המונעת באנרגית פנאומטי שנועד להאיץ משטח מסילת מתכת רכוב על גבי טיל מעץ. גליל לחץ מצויד בשסתום סולנואיד במהירות משחרר אוויר דחוס לתוך החבית, ואילץ את הקליע לתוך קנה התותח. הקליע נוסע מתחת זרבובית תרסיס, אשר פוגעת סילון נוזל על פני השטח העליונים המתכת שלו, ולאחר מכן הקליע פוגע מנגנון עצירה. מצלמה מתעדת את הפגיעה המטוס, ומתמר לחץ מתעד את backpressure זרבובית תרסיס. הגדרת הדיסק מסתובב מורכבת מדיסק פלדה המגיע למהירות של 500 עד 3,000 סל&quot;ד באמצעות מנוע כונן משתנה בתדירות (VFD). Si מערכת תרסיסמילר לזה של תותח האוויר יוצר סילון נוזל שפוגע על הדיסק מסתובב, ומצלמות הוצבו במספר נקודות גישה האופטית להקליט את הפגיעה המטוס. הקלטות וידאו של תהליכי פגיעה סילון נרשמות ובדקה כדי לקבוע אם התוצאה של פגיעה זו היא סנסציה, מתיז, או בתצהיר. המנגנונים הם הראשונים שכרוכים בפגיעה במהירות הגבוהה של מטוסים נוזלי ריינולדס-מספר הנמוך על משטחים נעים במהירות גבוהה. בנוסף ליישומים בתעשיית הרכבות שלה, הטכניקה המתוארת עשויה לשמש למטרות טכניות ותעשייתיות כגון ייצור פלדה ועשויה להיות רלוונטי להדפסת 3D במהירות גבוהה.

<html> כפי שנאמר בפרק המבוא, שלוש ההתנהגויות עיקריות הקשורים לפגיעת סילון נוזל הן בתצהיר, מתיז וסנסציה. התנהגויות פגיעה סילון אלה נצפו באמצעות נתוני וידאו שהוקלטו על ידי מצלמות cine במהירות גבוהה מוצבות בנקודות אופטיות שונות. דוגמאות לתמונות סטילס, המתקבלות מקלטות וידאו, המתארות שלוש תוצאות סילון נוזל מוצגות באיור 3. איור 3 א מתאר בתצהיר סילון נוזל, שבו הסילון זורם בנחל לגמרי ישר ויציב לעבר פני השטח הפגיעה. המטוס שומר על פני השטח ונשאר על פני השטח לשארית הניסוי. <s...

מתוארים שני מכשירים ניסיוניים לבחינת פגיעה בסילון נוזלי על משטח נע במהירות גבוהה: מכשיר תותח אוויר והתקן דיסק מסתובב. המכשירים משמשים לקביעת גישות אופטימליות ליישום משנה חיכוך נוזלי (LFM) על פסי רכבת לבקרת חיכוך על גבי המסילה.

ויזואליזציה של High Speed ​​Liquid Jet Impaction על משטח העברה

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

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לחקור את פגיעתה של סילון נוזל בעל פני שטח חופשיים במשטחים הנעים במהירות גבוהה. מטרה זו מושגת באמצעות שני מכשירים שונים. הראשון הוא דיסק מסתובב במהירות מרבית של 100 meters per second, שעליו מרסס נחיר סילון נוזל.מצלמות וידאו מקליטות את פגיעת הנוזל על פני השטח לצורך ניתוח מאוחר יותר. המכשיר השני הוא תותח מסילה המופעל על ידי אוויר דחוס ומסוגל לשגר קליע במהירות של עד 25 meters per second. הקליע עובר מתחת לפתח ממנו נדחף זרם דק של נוזל.מצלמה מקליטה וידאו לצורך ניתוח של הפגיעה. לאחר מכן, הווידאו מנותח והפגיעה של פני הסילון מאופיינת ונמדדת כמותית. התוצאות מראות כי קיימים שלושה סוגים שונים של התנהגות פגיעה, וכי המעברים בין התנהגויות אלו תלויים במספר משתנים.שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום מכניקת נוזלים בעלי פני שטח חופשיים, ובפרט בנוגע למאפייני הפריסה של דליפה בעלת פני שטח חופשיים בעת פגיעה במשטח נע. ניתן להשתמש בה גם כדי לחקור את מכניקת הנוזלים של קווי מגע נעים. סרטון זה מתחיל במיקום מכשיר הדיסקה המסתובבת לאחר הכנת נוזל הבדיקה.סכמה זו מספקת סקירה כללית של המערכת. דיסקה מונעת על ידי מנוע חשמלי עם ווסת תדר משתנה. נחיר ממוקם כך שידחף סילון של נוזל בדיקה על פני השטח של הדיסקה. מצלמות.תעדו את פעולת האינטראקציה של פני הנוזל. התחילו בבדיקת המכשיר על יד

visualization-of-high-speed-liquid-jet-impaction-on-a-moving-surface

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

הליך ללימוד תזרים חולף ליד הגבולות באמצעות velocimetry ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה חלקיק תמונה (PIV) מתואר כאן. PIV הוא טכניקת מדידה לא פולשנית ישימה לכל זרימה אופטית נגישה על ידי אופטימיזציה של כמה אילוצי פרמטרים כגון מאפייני התמונה והקלטה, את מאפייני גיליון לייזר, וניתוח אלגוריתמים.

Velocimetry תמונת חלקיקים במהירות גבוהה ליד משטחים

השפעת הירידה של נוזלים שאינם הניוטונית היא תהליך מורכב שכן פרמטרים פיזיים שונים להשפיע על הדינמיקה לאורך זמן קצר מאוד (פחות מעשירית מאלפית שני). טכניקת הדמיה מהר הוא הציג במטרה לאפיין את התנהגויות ההשפעה של נוזלים שאינם הניוטונית שונים.

טכניקת הדמיה מהירה ללמוד טיפת השפעת דינמיקה של נוזלים ללא הניוטונית

Velocimetry מעקב חלקיקים תלת ממדי (3D-PTV) מערכת המבוססת על מצלמה במהירות גבוהה עם מפצל ארבעה-נוף מתוארת כאן. הטכניקה מוחלת על זרימת סילון מצינור עגול בקרבת עשר בקטרים ​​במורד בבית מספר ריינולדס Re 7,000 ≈.

תלת ממד חלקיקי מעקב velocimetry עבור יישומי Turbulence: מקרה של Jet Flow

פרוטוקול ללמוד התרומות של גלים droplet דיינמיקס ההשפעה על סרטים נוזלי זורם מוצג.

סרט שליטה ללמוד תרומות של גלים Droplet דיינמיקס ההשפעה על סרטים נוזלי זורם דק

פרוטוקול זה מדגים את ההגדרות הבסיסיות ניסיוני עבור המים ערך ניסויים עם כדורים צניחה חופשית. נידונות שיטות משינוי משטח נוזלי עם בדים נחדרת, הכנת כימי ללא הרטבה הספירות, והשלבים לחילוץ ויזואליזציה ונתוני הפתיחה.

ההשפעות של התחומים צניחה חופשית על בריכה עמוק נוזלי עם נוזל שינו ותנאי השטח Impactor

פרוטוקול זה מאפשר איסוף יעיל של תמונות במהירות גבוהה ניסיוני של השפעות ירידה נוזלית, ניתוח מהיר של נתונים אלה בקבוצות. כדי לייעל תהליכים אלה, השיטה מתארת כיצד לכייל ולהגדיר מכשירים, ליצור מבנה נתונים מתאים ולפרוס קובץ script לניתוח תמונה.

ניתוח תפוקה גבוהה של השפעות של Droplet נוזלי

פרוטוקול זה מציג את הפעולה והעקרונות של סילוני נוזל קריוגניים גליליים ומישוריים בקנה מידה מיקרוני. עד כה, מערכת זו שימשה כמטרה בעלת קצב חזרה גבוה בניסויי לייזר-פלזמה. יישומים בין-תחומיים צפויים נעים בין אסטרופיזיקה במעבדה למדעי החומרים, ובסופו של דבר מאיצי חלקיקים מהדור הבא.

סילונים נוזליים קריוגניים לגילוי קצב חזרות גבוה

סרטון זה מתאר את היסודות של טכניקות הקרנת שוליים דיגיטליות, המספקות מדידות תלת מימד צפופות של משטחים המשתנים באופן דינמי. הוא גם מדגים את התכנון והתפעול של מערכת ביטול מיקוד בינארית במהירות גבוהה המבוססת על טכניקות אלה.

ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג&#39;

אנו מדווחים על תהליך של שינוי באתרו של HF טופל סי פני (001) למצב הידרופילי או הידרופובי על ידי הקרנת דגימות בתאי microfluidic המלא H 2 O 2 פתרונות מתנול 2 O פתרון (0.01% -0.5%) או / H באמצעות לייזר UV פעמו של שטף דופק נמוך יחסית.

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

אנו מתארים את בניית ספקטרומטר (CW-SBS) מהירה continuous-wave-גירוי-ברילואן-פיזור. ספקטרומטר מעסיקה בתדר יחיד דיודות-לייזר, אדי אטומי חריץ-מסנן כדי לרכוש שידור ספקטרום של דגימות עכורים/הלא-עכורים עם רזולוציה גבוהה ספקטרלי-מהירויות של עד 100-fold מהר יותר מאשר אלה של ספקטרומטרים CW-SBS הקיים. שיפור זה מאפשר ניתוח גשמי ברילואן במהירות גבוהה.<br...

ספקטרומטר פיזור מהיר ברילואן מגורה מכ לניתוח גשמי

חקור את ההשפעה של זרם נוזלי על משטחים נעים במהירות גבוהה באמצעות דיסק מסתובב ותותח אוויר. שיטה זו מאפשרת אופטימיזציה של מודיפיקטורי חיכוך נוזליים למסילות רכבת לשיפור הבטיחות והיעילות.

ויזואליזציה של High Speed ​​Liquid Jet Impaction על משטח העברה

גלה סרטונים נוספים

ויזואליזציה של High Speed Liquid Jet Impaction על משטח העברה