Name: 液滴衝撃による薄膜を流れる液膜に波の貢献を研究するフィルム コントロール (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: 学ぶ液滴衝撃ダイナミクスにおける波の役割について、流動液膜上での短時間スケール現象を高速度撮影で詳細に観察する手法です。流体ダイナミクス研究に有用です。

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この作品は、石油技術開発基金 (PTDF、ナイジェリア) と工学物理科学研究会議、英国、プログラム許可メンフィス (許可番号 EP/K003976/1) によって後援されました。著者は、博士 Zhizhao チェに有意義な議論を感謝しています。

1. 試験リグのセットアップ
注: は、図 1を参照してください。
<ol><li>
落下フィルム ユニット
	<ol>
<li>清潔なやわらかい布で基板 (ガラス) 表面の掃除から始めます。液体のプロパティの変更がその表面に汚れが付着しないことを確認します。</li>
		<li>必要な傾斜の角度にガラス基板のピボットを設定します。Β 15 ̊ の傾斜角度は、この作品で使用されました。</li>
		<li>電動ポンプに切り替え、さらにガラス基板をきれいにする膜表面の通常の液体の流れを確保します。この作品は、テスト液は脱イオン水です。</li>
		<li>接液部基板の表面全体を確認します。</li>
		<li>流量計を使用してフィルムの流量を測定します。この仕事のため流量に変化させた x 10-3 1.667 と対応するフィルム レイノルズ数Re = ρq10 x 10-3 m3/s/wµ55.5% と 333 の間で及ぶ。wは、落下フィルム幅、0.30 m です。</li>
		<li>ガラス基板上に所望の流量を取得するフローの接続バルブを徐々 に調整します。</li>
		<li>配布室にフィルム入口または空気の逆流で油圧ジャンプを避けるために選択した流量の対応するヌセルト フィルム厚さの値にフィルム入口マイクロ ステップのセットを調整します。</li>
		<li>手動でフィルム表面に一様流は下流を取得する配布室のすべての空気を吸い上げます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
フィルム コントロール ユニット
	<ol>
<li>関数発生器はデータ集録カード (DAC) を介して非ラッチ型リレーを介してソレノイド バルブに接続されていることを確認します。</li>
		<li>電磁弁と関数発生器に切り替えます。</li>
		<li>関数発生器を強制目的の周波数に設定します。この作品は、2、3 Hz の周波数が使用されていました。</li>
		<li>希望波信号 (正弦波、ノコギリ波、方形波など) を選択します。この作品は、正弦波信号が使用されていました。図 2Aおよび2B自由な映画と制御された映画との対比を示します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
液滴生成システム
	<ol>
<li>水で満たされた注射器にきれいなプラスチック製のチューブを取り付けます。</li>
		<li>液滴形成配列装置シリンジに挿入します。</li>
		<li>(希望の液滴径) によって選ばれたサイズの注射針をプラスチック製のチューブのもう一方の端に貼付します。勉強した液滴径 0.0023 に 0.0044 m 間であった。</li>
		<li>フィルム表面上のドロップの落下高さを調整します。この作品は、ドロップの落下高さが 0.005 から 0.30 ± 0.02 - 2.96 ± 間の影響の速度を与える、0.45 メートルに変化させた 0.06 m/s。</li>
		<li>同様に、フィルムの入口からドロップの縦衝撃点を設定します。これは波が影響する前に整形式ことを確認するこの作品で 0.3 m に設定されました。</li>
		<li>シリンジ ポンプで必要な流量を設定します。</li>
		<li>フィルム表面に形成された波の波長より大きい液滴発生頻度を達成するために流量を調整します。滴は連続制御フィルムのさまざまな地域に影響を与えるようにします。図 2; を参照してください。各地域19,20の下に流れプロファイルの相違を表示する図 2 Dの特異な波形の拡大。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
高速イメージング セットアップ
	<ol>
<li>三脚スタンド (または他の適切な配置) にカメラを配置します。</li>
		<li>希望の焦点距離のマクロレンズを選択し、これをカメラに接続します。</li>
		<li>高速カメラを切り替えるし、フィルム表面に直接フォーカスを確保します。膜表面にそれぞれ 7 と 12 ̊ 水平および垂直偏差でカメラの位置を合わせます。これはそれぞれ 67.5 μ m/ピクセルと縦とスパン方向の 46.6 μ m/ピクセルの解像度をもたらす影響過程の優れたサイドビュー画像を与えます。</li>
		<li>スポット液滴衝突正確に置かれた校正項目を使用して (大口径) でカメラのレンズのフォーカスを調整します。</li>
		<li>シャープなフォーカスを取得すると、カメラに入る光量が少ないように開口部を減らします。</li>
		<li>目的のフレーム レート、解像度、高速カメラのシャッター スピードを設定します。5000 fps、800 x 600 の解像度、フレーム レート絞りのサイズは 1/16、1 μ 秒のシャッター スピードは、この作品で使用されました。</li>
		<li>光は均一にイメージングの領域にわたって拡散して図 1のように、光源の前に光の拡散を配置します。</li>
		<li>イメージングの領域上の光の均一広がりを確認する光源の電源を入れます。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 校正
注: は、図 3を参照してください。
<ol><li>(正確に衝撃のスポット) フィルムの流れ方向に定規を置くし、膜表面の計測ポイントのスナップショットを取得します。</li>
	<li>繰り返し 2.1 がスパン方向の定規。</li>
	<li>上記を使用して、フィルム表面に空間解像度を取得します。</li>
</ol>3. ビデオの録画やデータ集録
<ol><li>リグ上の液膜流れが確立されると、シリンジ ポンプを起動し、フィルム表面に滴る水滴の影響を観察します。</li>
	<li>関数発生器を起動し、膜表面の時空波の製造工程を見学します。</li>
	<li>制御膜表面のさまざまな地域に影響を与えている連続の低下を確認します。</li>
	<li>フレーム番号と、この設定の後トリガーを観察への影響を適切にキャプチャするビデオの長さの約半分。</li>
	<li>光源の電源を入れ、影響が発生すると、イメージのキャプチャ トリガー。</li>
	<li>イメージのキャプチャが完了液膜の過熱を避けるために光源の電源。</li>
	<li>コンピューターの画面に取得したスナップショットを視覚的に分析します。こぶ地域で煽りますフラット フィルム、毛管波のいずれかの影響が発生したかどうかを確認してください。</li>
	<li>影響を与えるプロセスを示す部分にビデオをトリミングし、ビデオ/画像形式でフレーム範囲を保存します。</li>
	<li>Viz.孤独なこぶ、毛管波、フラット フィルム膜表面のすべての地域に 3.5 3.8 とレコードの個別の影響を繰り返します。</li>
</ol>4. 画像の後処理と分析
<ol><li>ビューのフィールドに定規を置き、どのように多くのピクセルが収まる間で 1 cm. キャリブレーション イメージを使用してカウントすることにより空間分解能を計算、画像寸法測定のスケール ファクターを取得します。</li>
	<li>高速画像から別の影響領域に影響を与えるプロセスの結果を比較します。顕著な違いを確認します。</li>
	<li>影響プロセスの製品の特性を測定する適当な MATLAB 画像処理ルーチンを使用して: しぶきですなわち、クラウンの高さ、直径、壁の厚さを測定、傾斜角度、クラウン側方向、数とサイズ噴出の二次液滴の分布。</li>
	<li>低-ウェーバーの影響のため上記 4.3 として同様の定量分析を行います。衛星のピンチ ・ オフ時間のカウント時間フレームの画像から削除し、頂点の長さとセカンダリ滴のピンチを前に部分的な合体に形成された列の幅を測定します。噴出の二次液滴のサイズを測定します。繰り返しピンチオフ工程におけるカスケードの数をカウントします。</li>
	<li>各地域ですべての質的な相違を観察します。</li>
</ol>

<ol><li>Yarin, A. L. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.fluid.38.050304.092144">Drop impact dynamics: Splashing, spreading, receding, bouncing….</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 38, 159-192 (2006).</li>
<li>Rein, M. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1016/0169-5983(93)90106-K/meta">Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces.</a> Fluid Dynamics Research. 12 (2), 61-93 (1993).</li>
<li>Liang, G., Mudawar, I. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931016304136">Review of mass and momentum interactions during drop impact on a liquid film.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 101, 577-599 (2016).</li>
<li>Dam, D. B., Le Clerc, C. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1773551">Experimental study of the impact of an ink-jet printed droplet on a solid substrate.</a> Physics of Fluids. 16 (9), 3403-3414 (2004).</li>
<li>Worthington, A. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWorthington%2C+AM+%22A+study+of+splashes%22">A study of splashes</a>. , Longmans, Green, and Company. (1908).</li>
<li>Edgerton, H. E., Killian, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEdgerton%2C+HE+%22Flash%21+Seeing+the+unseen+by+ultra-high-speed+photography%22">Flash! Seeing the unseen by ultra-high-speed photography</a>. , CT Branford Co. (1954).</li>
<li>Josserand, C., Thoroddsen, S. T. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-fluid-122414-034401">Drop impact on a solid surface.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 48, 365-391 (2016).</li>
<li>Kolinski, J. M., Mahadevan, L., Rubinstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lift-off+instability+during+the+impact+of+a+drop+on+a+solid+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Lift-off instability during the impact of a drop on a solid surface.</a> Physical Review Letters. 112 (13), 134501(2014).</li>
<li>Hobbs, P. V., Osheroff, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Splashing+of+drops+on+shallow+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Splashing of drops on shallow liquids.</a> Science. 158 (3805), 1184-1186 (1967).</li>
<li>Adomeit, P., Renz, U. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301932299000798">Hydrodynamics of three-dimensional waves in laminar falling films.</a> International Journal of Multiphase Flow. 26 (7), 1183-1208 (2000).</li>
<li>Blanchette, F., Bigioni, T. P. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/dynamics-of-drop-coalescence-at-fluid-interfaces/B66DFE98A0DC1B74FB892E614A503B39">Dynamics of drop coalescence at fluid interfaces.</a> Journal of Fluid Mechanics. 620, 333-352 (2009).</li>
<li>Wang, A. B., Chen, C. C. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1287511">Splashing impact of a single drop onto very thin liquid films.</a> Physics of Fluids. 12 (9), 2155-2158 (2000).</li>
<li>Che, Z., Deygas, A., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+droplets+on+inclined+flowing+liquid+films%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Impact of droplets on inclined flowing liquid films.</a> Physical Review E. 92 (2), 023032(2015).</li>
<li>Craster, R. V., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+and+stability+of+thin+liquid+films%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Dynamics and stability of thin liquid films.</a> Reviews of Modern Physics. 81 (3), 1131(2009).</li>
<li>Adebayo, I. T., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+impact+on+flowing+liquid+films+with+inlet+forcing%3A+the+splashing+regime%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Droplet impact on flowing liquid films with inlet forcing: the splashing regime.</a> Soft Matter. 13 (41), 7473-7485 (2017).</li>
<li>Chang, H. H., Demekhin, E. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChang%2C+HH+%22Complex+wave+dynamics+on+thin+films%22">Complex wave dynamics on thin films</a>. 14, Elsevier. (2002).</li>
<li>Liu, J., Gollub, J. P. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.868232">Solitary wave dynamics of film flows.</a> Physics of Fluids. 6 (5), 1702-1712 (1994).</li>
<li>Benjamin, T. B. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/S0022112057000373">Wave formation in laminar flow down an inclined plane.</a> Journal of Fluid Mechanics. 2 (6), 554-573 (1957).</li>
<li>Kalliadasis, S., Ruyer-Quil, C., Scheid, B., Velarde, M. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKalliadasis%2C+S+%22Falling+liquid+films%22">Falling liquid films</a>. 176, Springer Science & Business Media. (2011).</li>
<li>Adebayo, I., Xie, Z., Che, Z., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Doubly+excited+pulse+waves+on+thin+liquid+films+flowing+down+an+inclined+plane%3A+An+experimental+and+numerical+study%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Doubly excited pulse waves on thin liquid films flowing down an inclined plane: An experimental and numerical study.</a> Physical Review E. 96 (1), 013118(2017).</li>
<li>Turitsyn, K. S., Lai, L., Zhang, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+Disconnection+of+an+Underwater+Air+Bubble%3A+Persistent+Neck+Vibrations+Evolve+into+a+smooth+Contact%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Asymmetric Disconnection of an Underwater Air Bubble: Persistent Neck Vibrations Evolve into a smooth Contact.</a> Physical Review Letters. 103, 124501(2009).</li>
<li>Miskin, M. Z., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+Formation+and+Scaling+in+Dense+Suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Droplet Formation and Scaling in Dense Suspensions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 4389-4394 (2012).</li>
<li>Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous+to+Inertial+Crossover+in+Liquid+Drop+Coalescence%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence.</a> Physical Review Letters. 103, 114501(2011).</li>
<li>Royer, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Birth+and+growth+of+a+granular+jet%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Birth and growth of a granular jet.</a> Physical Review E. 78, 011305(2008).</li>
</ol>

著者申告するものがあります。

このセクションでは、プロトコルから質的な結果を確保するために必要ないくつかのヒントを提供します。まず、ガラス基板上に液膜流れは液体薄膜の特性を確保するため完全に汚れ自由保たれなければならないは、妥協のない保持されます。これは (おそらく適切な洗剤を使用して、システムに解散を避けるため、トレイの上から抹消) 定期的なクリーニングによって達成可能であります。同様に、正確な結果を保証するため、いくつかの実験的ラウンド後全体のテスト液の定期的な交換が必要があります。
第二に、流体分布の商工会議所は、止水液膜が均一を確認する気密保持もよくメッシュあります。これは、手動で各実験の前にフューズ ボックスの空気を吸い上げることで行うことができます。フィルム入口マイクロメータ手順の使用も対応するレイノルズ数における膜流のヌセルト見積もりによって予測された正確な膜厚にフィルム入口ギャップ高さを設定するのにはお勧め。これは油圧ジャンプまたは入口逆流を防ぐ。
電磁弁の操作も常にチェックして正しく確認する必要があります。これは、流れの適切な脈動強制波の生産を確保するため必要があるためにです。これは、電磁弁と接続パイプに沿って知覚脈動の定期的クリック音からチェックでした。シリンジ ポンプに液体の流量は、水滴が落ちる前に任意の予備加速を回避滴下方法で排出できるように慎重に設定する必要があります。
高速カメラの適切な校正は、非常に正確な結果を得るために保障されなければなりません。開口部の大きさも注意深く選ばれなければならないフィールド、露光時間、画像全体の明るさの深さのようなパラメーターを考慮しました。カメラは、ビデオ録画中にトリガー、ユーザーはトリガーの前に記録されるフレームの数を推定する必要も。これはドロップ影響の時間に応じて、個人個人と異なる場合があります、実際の測定の前に練習のためのいくつかの試用テストを推奨するそれ故に。同様に、正しく配置され、よく拡散イメージのシャドウを最小限に抑えるため、光源がある必要があります。
注意してください、したがって通常波構造の形成は基になる物理学の正確な研究に不可欠な研究の主要な焦点が、落下の衝撃力学波の貢献を覚えていることが重要です。基板傾斜角の減少14,19波構造の遅い転移を容易にすること勧め三次元構造へ迅速に移行する波の構造を観察する場所のシナリオで.
技術の 1 つの制限は、影響の各地域の実際の瞬時の膜厚を指定する測定装置の不在で観察されます。これは全体的な観察された現象の詳細を提供しているでしょう。
このレポートに示された手順は、要約すると、液滴解散21,などの高速ダイナミクスを持つ多くの研究分野に適用できる高速イメージング システムとは、単純な波の進化ダイナミクスを研究するも使用できます。22/coalescence23、粒状ジェット24、マイクロ スケールでの重要な現象の観察、等。

液滴衝突は自然でとても共通の現象を好奇心観察1から注目を集めています。スプレー冷却、火抑制、インク ジェット印刷、スプレー塗装、蒸着プリント基板上はんだバンプの内部燃焼エンジンの設計を含む、多数のアプリケーションのための活発な研究領域を構成します。表面洗浄、およびセル印刷2。そのアプリケーションは、農業、例えば灌漑と作物の3、4を噴霧散水にも拡張します。ワージントンの5主要な進歩だけ最近なされた高速イメージング6の出現により、仕事と、19 世紀に先駆的な仕事のさかのぼる。それ以来、いくつかの研究を行った。異なったタイプの固体7,まで8、浅い、9と深い液体プール10,11薄膜12,13衝撃表面を使用してください。
しかし、にもかかわらず、大量液体表面 (すなわち、浅いと深いプールと静止膜) 液滴衝突に関する研究の流れる液体薄膜への影響には注目の受信していません。さらに、これまで、研究は、液滴衝撃力学波の空間構造の貢献を無視しています。
本報告で提案する液体流量; の入口-強制することによって影響を受けているダイナミクスが流れる映画の液滴衝突過程を調査するための詳細な実験手順以下、それらを '制御' 映画と呼びます。我々 は見つける (例えば、冷却塔、蒸留塔でとも環状流領域における二相流の観測) の多業界で多数のアプリケーションがあるこれら膜制御の重要なステップとなっている、特にとして、熱・物質移動多くプロセス産業14激化。興味を持った読者は、これに私たちの研究努力の結果の詳細について、以前作業15呼ばれます。
吸気流量の振動のこのアプリケーションは、フィルム表面に定期的に波が形成に結果します。我々 は孤立波の家族は、本質的に広く区切られた狭いピークによって特徴付けられる、率いている毛管波16,17,18のシリーズが先行に焦点を当てます。孤立波の構造の 3 つの主な部分に関連付けられている影響の結果を研究: 'フラット フィルム'、'波こぶ、および不備の毛管波の領域。私達はまた自由な流れる映画に関連付けられたこれらの結果を対照的です。自由なフィルム上の波の出現の確率論的性質が著しくも我々 が新しいメカニズムを示す制御フィルムの別の領域に落下衝撃応答の結果に影響を与えることが分かった質的両方の詳細と定量的。
以前紙15、同じプロシージャを使用してを研究したしぶき政権における液滴衝撃力学フィルム制御の効果。得られた結果は、放出の二次液滴の数とサイズの分布だけでなく、(高さ、径、壁の厚さ、傾き角度と方向) クラウン形態の定量的および定性的な違いを示した。
このレポートで述べる液滴衝突ダイナミクスともはね政権のみならず液滴の他の結果の知見の現在の簡潔な詳細でこれらの空間の構造の重要な役割を理解するために設計されたセットアップ衝撃 (すなわちバウンス、スライディング、全合体)。以下の標準的なプロトコルに従うことによってフィルム液滴衝撃運動制御の効果は再現可能な方法で学ぶことができます。

<table><tbody><tr><td>関数発生器</td><td>GW INSTEK</td><td>AFG 2005シリーズ、デジタル。Geo0852266</td> は<td>、正弦波、方形波、鋸歯状波まで、さまざまな周波数 (0.1 Hz - 5 MHz) のさまざまなタイプの波信号を生成します。</td></tr><tr><td>シリンジポンプ</td><td>Braintree Scientific Inc.</td><td>BS-8000 /225540</td><td></td></tr><tr><td>電磁弁</td><td>SMC-VXD</td><td>2142A. 0AE-5001</td><td>パイロット操作2ポート</td></tr><tr><td>リレー</td><td>高見佐ラ</td><td>A5W-K. 154424C-03L</td><td></td></tr><tr><td>電動ポンプ</td><td>クラークSP</td><td>SPE1200SS 1</td><td></td></tr><tr><td>流量計</td><td>RS コンポーネント</td><td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td><td>測定範囲:0.2-25 L/min</td></tr><tr><td>マイクロメータステップ</td><td>RSコンポ</td><td>マイクロメータヘッド</td><td>0.01 mm/0 -13 mm</td></tr><tr><td>ハイスピードカメラ</td><td>オリンパス</td><td>I-SPEED 3.</td><td>毎秒最大 100 、 000 フレームで記録できます。</td></tr><tr><td>光源</td><td>TLC電気供給</td><td>IP54-ブラック</td><td>二重密閉型ハロゲン投光器。評価500 W</td></tr><tr><td>光拡散器</td><td>OptiGraphix</td><td>DFPMET</td><td>250 &mu;m 厚さ</td></tr><tr><td>ガラス基板</td><td>Instrument Glasses Ltd</td><td>ソーダライムフロートガラス; 570 mm x 300 mm x 4 mm</td><td>平坦度公差 0.02/0.04.</td></tr><tr><td>マクロレンズ(</td><td>a) ニコン (b) シグマ</td><td>(a) AF-Micro-Nikkor 60mm f/2.8 D (b) 105 mm f/2.8 Macro-Ex</td><td></td></tr><tr><td>試験液</td><td>インペリアル・カレッジ・アナリティカル・ラボの脱イオン水</td><td>標準溶液 (AnalaR)</td><td></td></tr></tbody></table>

液滴衝撃による薄膜を流れる液膜に波の貢献を研究するフィルム コントロール

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

液滴衝突は自然でとても共通の現象をその審美的な魅力と幅広い用途のため注目を集めています。これは最近ドロップ影響動態に大きな影響を持っている示されている間、流れる液膜に関する先行研究は影響結果に波の空間構造の貢献を無視しています。本報告では、我々 は定期的な入口をドロップ影響ダイナミクス正規時空波構造の生産につながる流れる液膜の強制の効果を調べるためのステップバイ ステップの手順を概説します。電磁弁に関連して関数発生器を使用して、制服サイズの液滴の衝突ダイナミクスは高速カメラを使用してキャプチャされます間膜表面のこれらの時空通常波の構造を刺激します。3 つの領域検討;すなわち大きな波のピーク、フラット フィルム地域および波こぶ地域の毛管波地域。レイノルズ、フィルムなど重要な無次元量の効果ドロップ ウェーバーと Ohnesorge 番号フィルム流量、速度、ドロップ、ドロップ サイズによってパラメーター化も検討します。面白い、これまで未知ダイナミクスによってもたらされる両方の低と高慣性降下を流れる映画のフィルム入口強制のこのアプリケーションが分かった。

液滴衝撃流れる液膜による波の貢献を研究するためのプロトコルが表示されます。

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

この方法は、流動液体膜、薄膜、液滴衝撃の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。波の進化ダイナミクスに話を戻します。それらは液滴の合体で分裂し、ラッチも染み込みます。ですから、この手法の主な利点は、非常に短い時間スケールの現象を徹底的に研究するための手段を提供することです。手順を開始するには、平らなガラス基板を柔らかい布で拭き取り、基板の表面からすべての汚れと粒子状物質が取り除かれます。基板のピボットを希望の傾斜角度に設定します。リザーバーに脱イオン水などの試験液を入れます。流体ポンプを始動し、液体が基板表面全体を正常に流れることを確認します。流量計の流量の読み取り値を確認し、直接流量バルブを徐々に調整して、目的の流量を達成します。次に、フィルム入口での油圧ジャンプや分配チャンバーへの空気の流れが悪くなるのを避けるために、分配チャンバーのナイフエンドを調整して、フィルムヘッドのギャップ高さを流量の正確な鼻付き膜厚の値に設定します。分配チャンバーから空気を手動で吸い上げ、基板全体に正常で均一な液体の流れを確保します。次に、ファンクションジェネレータがノンラッチングリレーを介して液体流路の電磁弁に接続されていることを確認します。次に、ファンクションジェネレータとソレノイドバルブをオンにします。関数発生器を目的の強制周波数と波形に設定します。次に、脱イオン水などの目的の試験液をシリンジに充填します。清潔なプラスチックチューブをシリンジに接続し、シリンジを液滴発生器アセンブリに取り付けます。紙テープを使用して、希望の直径の針をプラスチックチューブのもう一方の端に接続します。チューブとシリンジをアセンブリに取り付けます。針の位置を調整して、フィルム入口からの希望の落下高さとストリームワイズインパクトポイントの距離を実現します。シリンジポンプを始動し、水滴が針からフィルムに滴り落ちるように流量を調整します。流量の調整を続けて、フィルム表面の波の波長に一致する液滴発生周波数を達成し、液滴がフィルムのさまざまな領域に落ちるようにします。光源の前にライトディフューザーを置き、ライトをオンにします。撮像部が均一に点灯していることを確認してから、消灯してください。次に、関数発生器と液滴発生器のスイッチを切ります。ハイスピードカメラを三脚に取り付けます。希望の焦点距離を持つマクロレンズをカメラに取り付け、カメラの電源を入れます。7でカメラをフィルム表面に焦点を合わせます

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Research

JoVE Journal

Engineering

工学

非ニュートン流体の落下衝撃異なる物理パラメータは非常に短い時間（ミリ秒の10分の1以下）を介して動力学に影響を与えるため、複雑なプロセスである。速いイメージング技術は、異なる非ニュートン流体の衝撃挙動を特徴付けるために導入される。...

非ニュートン流体の落下衝撃ダイナミクスを研究するための高速撮像法

フィールドデウェッティングデバイス（Field-DW)の製造と操作のためのプロトコル、および液滴内容物に対する電界の影響に関する予備的研究について説明します。...

デジタルマイクロフルイディクスにBioanalytesの輸送を最適化するための縮小液滴表面相互作用の活用

高速移動面への液体ジェットの衝突を調べるための2つの実験装置、すなわちエアキャノン装置と回転ディスク装置が説明されています。これらの装置は、トップオブレール摩擦制御のために、液体摩擦調整剤(LFM)を線路に適用するための最適なアプローチを決定するために使用されます。...

表面移動に高速液体ジェット宿便の可視化

高密度流体中の分子の流体力学的過程を研究するため実験的にアクセス可能なアナログ方式である.

高密度の気体と液体の分子流体力学的過程を研究するためのアナログ巨視的手法

土砂ベッドのジオメトリを層流から乱流の機能として単一のビードの初期パーティクル モーションを特徴づける 2...

視覚に基づいた正規の基板の初期粒子の運動特性: 層流乱流の条件から

このプロトコルは、自由落下球水エントリ実験実験の基本的な構成を示します。不死身の生地と液面の変化、化学的にぬれ性球の準備の方法とスプラッシュの可視化とデータの抽出のための手順を説明します。...

変更された流体とインパクターの表面状態と深い液体プールに自由落下球体の影響

このプロトコルは、液体落下衝撃の実験高速画像の効率的な収集を可能にし、それらのデータをバッチで迅速に分析します。これらのプロセスを合理化するために、このメソッドは、装置のキャリブレーションとセットアップ、適切なデータ構造の生成、およびイメージ分析スクリプトの展開方法を説明します。...

液滴衝撃の高スループット解析

ガラス基板上に多結晶シリコン薄膜太陽電池は、結晶化、欠陥のパッシベーションおよびメタライゼーションに続いてホウ素やリンをドープしたシリコン層の堆積によって製造されています。プラズモニック光トラッピングは〜45％の光電流の増強の結果、拡散反射板でキャップシリコン細胞表面上のAgナノ粒子を形成することによって導入されています。...

プラズモニック·強化されたライトトラップによる多結晶シリコン薄膜太陽電池

我々は、機能材料、材料スタックとフルデバイスの低コストのナノスケールのパターニングを可能nanomoulding手法を説明します。...

機能材料のNanomoulding、ナノインプリントへ多目的相補パターンレプリケーション方法

薄膜における拡散勾配（DGT）の技術は、プルトニウムの分化の研究のために提案されています。このプロトコルは、有機物の存在下でのPu（IV）とPu（V）の動作をプロービング拡散実験について説明します。カルスト春に配備DGTSはプルトニウムの生物学的利用能の評価を可能にします。...

薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

学ぶ液滴衝撃ダイナミクスにおける波の役割について、流動液膜上での短時間スケール現象を高速度撮影で詳細に観察する手法です。流体ダイナミクス研究に有用です。

液滴衝撃による薄膜を流れる液膜に波の貢献を研究するフィルムコントロール

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液滴衝撃による薄膜を流れる液膜に波の貢献を研究するフィルム コントロール

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