이동 표면에 고속 액체 제트 매복의 시각화

요약

고속 이동 표면에서 액체 제트 충돌을 검사하기 위한 두 가지 실험 장치인 공기 대포 장치와 회전 디스크 장치에 대해 설명합니다. 이 장치는 레일 상단 마찰 제어를 위해 레일 트랙에 액체 마찰 조절제(LFM)를 적용하기 위한 최적의 접근 방식을 결정하는 데 사용됩니다.

초록

고속 이동 표면에 액체 제트 충돌 검사를위한 두 개의 장치가 기재되어있다 : 공기 캐논 장치 (15) 및 100m 사이의 표면 속도를 검사 및 회전 디스크 장치 ((0 ~ 25m / 초 사이의 표면 속도를 검사하기위한) / 초). 공기 캐논 선형 이송 나무 발사체의 상단에 탑재 레일 금속 표면을 촉진하도록 설계되어 에너지 공압 구동 시스템이다. 솔레노이드 밸브가 장착 된 고압 실린더는 빠르게 대포 배럴 아래로 발사체를 강제 배럴에 압축 공기를 발표한다. 발사체는 금속 상면에 액체 분사를 충돌 분무 노즐, 아래에 이동하고, 발사체는 정지기구 안타. 카메라는 제트 충돌을 기록하고, 압력 변환기는 스프레이 노즐 배압을 기록한다. 회전 디스크 셋업 가변 주파수 드라이브 (VFD)를 통해 모터 (500)에 3000 RPM의 속도에 도달 강철 디스크로 구성된다. 분무 시스템 SI공기 캐논의 것과 유사한 구성이 스피닝 디스크에 충돌하여 액체 제트를 생성하고, 광 여러 액세스 포인트들에 위치 카메라는 제트 충돌을 기록한다. 제트 충돌 과정의 영상 녹화 기록과 충돌의 결과가 스플래시, 튄, 또는 증착인지 여부를 확인하도록한다. 장치는 고속 이동 표면에 저 레이놀즈 수의 액체 제트의 고속 충돌을 수반하는 제이다. 그 철도 산업 애플리케이션 외에 기재된 기술은 기술적 및 제강 산업 목적을 위해 사용될 수 있고, 고속 3D 인쇄와 관련 될 수있다.

서론

이 연구는 전사 효율 및 균일 한 증착 높은 수준의 결과를 달성하면서 표면 상에 움직이는 액체 분사 형태 LFM (액체 마찰 개질제)을인가하기위한 전략을 결정하는 것이다. 이 목표를 달성하기 위해서는 표면을 이동하는 액체 제트 충돌에 영향을 미치는 요인에 대한 포괄적 인 이해를 개발하는 것을 포함한다.

프로젝트는 철도 분야에 사용되는 윤활 적용 기술의 효율성을 개선 할 필요성에 의해 동기된다. 연료 소비와 유지비 기관차, 마찰 개질제의 박막을 감소시키는 수단으로서 현재 종래의 철도 레일의 상부 표면에 적용되고있다. 최근 연구 레일의 상단 용 수계 LFM의 한 유형을인가 (TOR) 마찰 제어 ^1,2- 50 % 초과 6 %에 의한 마모 및 레일 및 휠 플랜지에 의해 에너지 소비량을 줄일 것을 보여 주었다. 다른 연구 레일 트랙에 적용 LFM 줄일 것을 보여 주었다의 측면 힘과 소음뿐만 아니라, 같은 더 중요한 것은, 트랙 주름과 탈선 ^3,4의 주요 원인입니다 구름 접촉 피로, 손상. 이러한 결과는 더 도쿄 지하철 ⁵ 필드 테스트에서 확인되었다.

LFMs 현재 캐나다와 미국 전역의 기관차의 수십에 부착 된 공기 폭발 분무기로부터 분배된....

프로토콜

1. 회전하는 디스크 장치

1. (예를 들면, 주변 온도, 유체 성질 및 표면 분사 속도 등) 표에 원하는 시험 조건 및 시험 기록 상태를 식별한다.
2. 재료의 준비
   1. 충돌 테스트를위한 글리세린 물 또는 PEO-글리세린 물 솔루션을 준비합니다.
      1. PEO-글리세린 물 시험의 경우에는, 서서히 24 시간에 걸쳐 완만 한 자기 교반하에 증류 물 1495.5 g에 PEO 분말 (백만 넷 만 점도 평균 분자량) 4.5 g을 용해. 지나치게 기계적인 저하를 방지하기 위해 PEO 샘플을 교반하지 마십시오.
      2. 점차적 PEO 0.15 %의 농도 50 %의 글리세린 농도의 수용액에 도달하도록 24 시간에 걸쳐 수성 액에 PEO USP 등급 글리세린 1.5 kg을 추가한다.
   2. 전 미니에 각 테스트 후 RT에서 밀폐 용기에 별도로 테스트 액체를 저장숙지시키고 증발, 대기 오염에서 물을 흡수. 특성화 및 준비의 5 일 이내에 액체를 스프레이.
3. 실험의 성능
   1. 확인 스피닝 디스크 에어 베어링의 공기 공급 용 밸브가 개방되고, 압력 게이지 판독 올바른 동작 범위 (60 ~ 80 psig의)이다. 디스크 및 베어링에 문제를 확인하기 ....

결과

서론 부분에서 설명하고있는 바와 같이, 액체 제트 충돌과 관련된 세 가지 주요 행동은 증착, 튄 및 시작이다. 이러한 제트 충돌 행동은 다양한 광학 지점에 위치하는 고속 시네 카메라에 의해 기록 된 비디오 데이터를 이용하여 관찰된다. 세 개의 액체 분사 결과를 도시 비디오 녹화로부터 취득 정지 화상의 예는 도면에 도시되어있다 3.도 3a는 제트 충돌면쪽으로 완전히 직선 및 일정한 흐름의 흐름이 액체 제트 증착을 도시한다. 제트가 표면에 부착하고 실험의 나머지 표면 상에 남아있다. 제트 중 스플래터의 나머지 부분 (도 3b와, 액체 분사 일부만 충돌 표면에 부착되는 3b 및도 3c 적은 최적의 결과를도 ) 또는 충격에 (그림 3C)를 튀는.

주어진 비디오 데이터의 매우 간단 특성상 jove_content은 ">, 모호.......

토론

공기 대포 설정에 사용되는 발사체는 경량 목조 자료로 구성되어있다. 다수의 시험 후 약간 나무 재료 칩 수는 있지만, 조리개기구에 영향을 미치는 경향이 깨지는 플라스틱 또는 금속과 같은 물질로 구성 발사체보다 효과적으로 운동 에너지를 흡수하는 것으로 밝혀졌다. 나무 발사체의 치수는 이에 따라 공기 누출을 제한 밀접 스틸 배럴 내부와 일치하도록 설계된다. 합판의 두 층 사이에 고정 1/8 "두께의 고무 시트는 상기 배럴의 내측 주위에 밀봉을 강화하는 발사체의 후면에 부착된다. 액체 분사 간섭을 최소화하는 하나의 검사 세 표면에 충돌 할 수 있도록 발사체의 상단에 탑재 금속 충돌 표면 거칠기가 상이한 높이의 세 개의 금속 플레이트로 고정되어, 2.5 cm 떨어진 위치. 사물의 앞면은 일에 바브 공기 역학의 코에 형성된다내부 래치기구와 무거운 알루미늄 바디를 갖는 스톱기구, 그래서 코 E 하단은 충격시 발사체에 단단히 연결한다. 오히려 장소에 고정되는 것보다, 정지기구는 발사체 잡기에 약 60cm로 뒤로 슬라이드. 이 기능.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
공기 대포 설치
장비 30갤런 공기 탱크	Steel Fab	A10028
솔레노이드 작동 포핏 밸브	Parker Hannifin Corp.
1.5" NPT 고무 호스
직사각형 강철 튜브
정지 메커니즘	맞춤형
스테인리스 강판	맞춤형
목재 발사체	맞춤형
1kW 고강도 백열등	사진 분석 회사
광 확산 시트
광학 센서	BANNER	SM312LV
회전 디스크 설정
모터	장비 WEG	TEFC-W22
베어링
디스크	사용자 정의
광섬유 광원	광섬유 기술 통합	MO150AC
고강도 LED 어레이	Torshare Ltd.	TF10CA
Vacuum	Ridge Tool Company	WD09450
Interrupter	Customized
두 장치 모두에 대한 공유 장비
Phantom v611 고속 시네 카메라	Vision Research Inc.	V611
팬텀 v12 고속 시네 카메라	Vision Research Inc.	V12
줌 7000 렌즈	Navitar Inc.	줌 7000
줌 6000 렌즈	Navitar Inc.	Zoom 6000
압축 질소 탱크	Praxair Technology, Inc.
압력 조절기	Praxair Technology, Inc.
PRS20124351CGA 압축 질소용 호스	Swagelok Company	SS-CT8SL8SL8-12
액체용 호스	Swagelok Company	SS-7R8TA8TA8
Accumulator	Accumulators, Inc.
솔레노이드 밸브	솔레노이드 솔루션 Inc.	2223X-A440-00
압력 변환기	WIKA Instruments Ltd	#50398083
노즐 어셈블리	맞춤형
글리세린
폴리(에틸렌 옥사이드)

#16F24C2164A3F4C80T986851A131003XS