Name: 얇은 흐르는 액체 필름에 물방울 영향 역학 파의 기여를 공부 영화 컨트롤 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: 학습하세요 흐르는 액체 필름에서 물방울 충격 역학과 파의 상호작용을 고속 촬영으로 분석하는 방법을. 이 기술은 단시간 현상 연구에 필수적인 통찰을 제공합니다.

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이 작품은 석유 기술 개발 기금 (PTDF, 나이지리아)와 공학 및 물리 과학 연구 협의회, 프로그램 그랜트 멤피스 (부여 번호 EP/K003976/1)를 통해 영국에 의해 후 원했다. 저자는 또한 박사 Zhizhao 체와 유익한 토론을 주셔서 감사합니다.

1. 실험 장비 설치
참고: 그림 1을 참조 하십시오.
<ol><li>
떨어지는 영화 단위
	<ol>
<li>깨끗 하 고 부드러운 천으로 기판 (유리) 표면 청소 하 여 시작 합니다. 아무 흙 액체 속성 변경 하는 것이 그것의 표면에 붙어 있는지 확인 합니다.</li>
		<li>원하는 성향 각을 유리 기판의 피벗을 설정 합니다. 경사 각도, β, 15˚의이 작품에 사용 되었습니다.</li>
		<li>전기 펌프에 전환 하 고 더 유리 기판 청소 필름 표면에 정상적인 액체 흐름을 보장 합니다. 이 작품에 대 한 테스트 액체는 이온된 수를 했다.</li>
		<li>기판의 표면 전체 침수가 확인 합니다.</li>
		<li>유량 계를 사용 하 여 영화 흐름 속도 측정 합니다. 이 작품에 대 한 유량 x 10-3 1.667와 해당 영화 다시 ρq =레이놀즈 수와 10 x 10-3 m3/s 사이 다양 했다 /wµ, 55.5와 333 사이 배열. 승 은 떨어지는 영화 폭, 0.30 m 이다.</li>
		<li>점차적으로 유리 기판 위에 원하는 유량을 얻기 위해 흐름 연결에 밸브를 조정 합니다.</li>
		<li>마이크로미터 단계 영화 입구에서 배포 챔버로 영화 입구 또는 공기의 역류에서 유압 점프를 피하기 위해 선택한 흐름 속도 대 한 해당 Nusselt 필름 두께 값 집합을 조정 합니다.</li>
		<li>수동으로 하류 필름 표면에 균일 흐름을 얻기 위해 배포 실에서 모든 공기를 사이 펀.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
영화 제어 장치
	<ol>
<li>함수 발생기는 데이터 수집 카드 (DAC)를 통해 비 래칭 릴레이 통해 솔레노이드 밸브에 연결 되어 있는지 확인 합니다.</li>
		<li>솔레노이드 밸브와 함수 발생기에 전환 합니다.</li>
		<li>함수 발생기 원하는 강제 주파수를 설정 합니다. 이 작품에서는, 2, 3 Hz의 주파수 사용 되었다.</li>
		<li>원하는 웨이브 신호 (사인 파, 톱니 파, 구형 파, 등)을 선택 합니다. 이 작품에서 사인파 신호는 이용 되었다. 그림 2A 와 2B 는 통제 영화와 제어 필름을 보여줍니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
작은 물방울 생성 시스템
	<ol>
<li>물 가득 주사기에 깨끗 한 플라스틱 튜브를 연결 합니다.</li>
		<li>드롭릿 발전기에 주사기를 삽입 합니다.</li>
		<li>플라스틱 튜브의 다른 쪽 끝을 (에 따라 원하는 방울 직경) 선택한 크기의 주사기 바늘을 부착. 공부 하는 작은 물방울 직경 범위 0.0023 0.0044 m 사이 했다.</li>
		<li>필름 표면 위의 드롭의가 높이 조정 합니다. 이 작품에서 드롭의가 높이 0.45 m, 0.30 ± 0.02-2.96 ± 사이 충격 속도 주는 0.005에서 다양 했다 0.06 m/s.</li>
		<li>마찬가지로, 영화 입구에서 드롭의 streamwise 영향 포인트를 설정 합니다. 이이 작품에서 0.3 m 파도 영향 전에 잘 형성 되도록 설정 했다.</li>
		<li>주사기 펌프에 대 한 원하는 유량을 설정 합니다.</li>
		<li>필름 표면에 형성 된 파의 파장 보다 더 큰 작은 물방울 생성 주파수를 달성 하기 위해 유량 조정 드랍 스 제어 영화의 다른 지역에 연속적으로 충돌을 확인 합니다. 그림 2C; 참조 와 각 지역19,20아래 흐름 프로필에는 dissimilarities 표시할 그림 2D 에서 단 수 파형의 확대.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
고속 영상 설치
	<ol>
<li>삼각대 스탠드 (또는 다른 어떤 적당 한 배열)에 카메라를 배치 합니다.</li>
		<li>원하는 초점 매크로 렌즈를 선택 하 고이 카메라에 연결.</li>
		<li>고속 카메라에 전환 하 고 필름 표면에 직접 초점을 보장 합니다. 필름 표면에 각각 7˚와 12˚ 수평 및 수직 편차에서 카메라를 맞춥니다. 이 각각 67.5 µ m/픽셀 및 streamwise와 spanwise 방향에서 46.6 µ m/픽셀의 해상도에 따른 영향 과정의 우수한 사이드 뷰 이미지를 제공 합니다.</li>
		<li>보정 항목을 정확 하 게 방울 영향에 자리 배치를 사용 하 여 (최대 조리개)에서 카메라 렌즈의 초점을 조정 합니다.</li>
		<li>날카로운 초점을 얻은 일단 적은 양의 빛만 카메라 입력 되도록 조리개를 줄일 수 있습니다.</li>
		<li>원하는 프레임 속도, 해상도 및 고속 카메라의 셔터 속도 설정 합니다. 5000 fps, 800 x 600 해상도, 프레임 속도 조리개 크기 1/16 그리고 셔터 속도 1 µs의이 작품에서 사용 되었다.</li>
		<li>빛은 이미징 지역에 걸쳐 확산 균일 하 게 되도록 그림 1C와 같이 광원, 앞 가벼운 기관총을 배치 합니다.</li>
		<li>이미징 영역 빛의 균일 한 확산을 확인 하는 광원에 전원.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2입니다. 보정
주: 그림 3을 참조 하십시오.
<ol><li>통치자 영화 흐름 방향에서 (정확 하 게 영향의 자리)에 넣고 필름 표면에 측정 된 포인트의 스냅샷을 얻을.</li>
	<li>Spanwise 방향에서 눈금자 함께 반복 2.1만.</li>
	<li>위의 필름 표면에 공간 해상도를 사용 합니다.</li>
</ol>3. 비디오 녹화 및 데이터 수집
<ol><li>영화 흐름 장비에 설정 되 면 주사기 펌프를 시작 하 고 필름 표면에 떨어지는 방울의 영향을 관찰 합니다.</li>
	<li>함수 발생기를 시작 하 고 필름 표면에 spatiotemporally 일반 파도의 생산 합니다.</li>
	<li>연속 방울 미치는 제어 필름 표면에의 다른 영역을 확인 합니다.</li>
	<li>프레임 번호와 이것을 설정 후 발생 관찰 영향을 적절 하 게 잡으려고 비디오 길이의 약 절반.</li>
	<li>광원 및 영향 발생 하면 이미지 캡처 트리거 전원.</li>
	<li>이미지 캡처 완료 되는 액체의 과열 방지를 위해 광원 끕니다.</li>
	<li>시각적으로 컴퓨터 화면에 획득된 스냅숏 분석. 영향 플랫 영화, 모 세관 파, 중 하나에서 발생 한 확인 또는 파도 고비 지역.</li>
	<li>영향 과정을 보여주는 부분에 비디오를 트리밍합니다 고 비디오/이미지 형태로 프레임 범위를 저장 합니다.</li>
	<li>즉. 독방 고비, 모 세관 파 및 평면 영화 필름 표면에 모든 지역에 개별 영향 3.5-3.8와 레코드를 반복 합니다.</li>
</ol>4. 이미지 후 처리 및 분석
<ol><li>통치자의 시야에 고 얼마나 많은 픽셀에 맞게 걸쳐 1 cm. 보정 이미지를 사용 하 여 계산 하 여 공간 해상도 계산, 이미지 차원 측정에 대 한 배율 인수를 얻을.</li>
	<li>고속 이미지에서 다른 영향 지역에 미치는 영향 과정의 결과 비교 합니다. 주목할 만한 차이 보고 확인 합니다.</li>
	<li>적당 한 MATLAB 이미지 처리 루틴을 사용 하 여 측정 영향 과정의 제품의 특성 기능: splashing 모드에서 즉 크라운 높이, 직경, 벽 두께 측정, 크기, 수, 크라운 지향 방향, 각도 기울기 분출된 보조 방울의 분포입니다.</li>
	<li>4.3 위 저 웨버 영향으로 비슷한 정량 분석을 실시 합니다. 수 위성의 핀치 오프 시간 시간을 프레임 이미지에서 삭제 하 고 팩스 길이 및 보조 상품의 핀치 오프 앞 부분 접착에 열 너비를 측정. 분출된 보조 상품의 크기를 측정 합니다. 반복된 핀치 오프 과정에서 캐스케이드의 수를 계산 합니다.</li>
	<li>각 지역에서 모든 질적 차이 관찰 합니다.</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>

저자는 선언할 수 없다.

이 섹션에서 우리는 질적 결과 프로토콜에서 가져온 확인 하는 데 필요한 몇 가지 팁을 제공 합니다. 첫째, 유리 기판에 액체 영화 흐름 유지 되어야 완전히 먼지-무료 액체 필름의 속성을 확인 하는 탁월한 보관 됩니다. 이것은 달성 일반 청소 (아마 적합 한 세제를 사용 하 여 시스템에 해체를 방지 하는 트레이 위에 닦아)입니다. 마찬가지로, 일부 실험 라운드 후, 정확한 결과 보장 하기 위해 전체 테스트 액체의 정기적으로 교체 해야 합니다.
둘째, 유체 분포 챔버 잘 meshed 이어야 하며 또한 outflowing 액체 영화는 통일 되도록 밀폐 유지. 이것은 수동으로 각 실험 전에 분배기에서 공기를 몰래 여 행 해질 수 있다. 마이크로미터-영화 입구에서 단계를 사용 하 여도 해당 레이놀즈 수에서 영화 흐름의 Nusselt 견적에 의해 예측 하는 정확한 필름 두께를 영화 입구에서 갭 높이 설정 하려면 좋습니다. 이 유압 점프 또는 입구에 역류 되지 것입니다.
솔레노이드 밸브의 동작 또한 항상 확인 하 고 제대로 확인 해야 합니다. 흐름의 적절 한 맥 강제 파의 생산을 보장 하는 데 필요한 때문입니다. 이 솔레노이드 밸브 연결 파이프를 따라 인식된 맥의 일반 클릭 사운드에서 체크 수 있습니다. 주사기 펌프에 액체 유량도 방울 떨어지기 전에 어떤 사전 가속을 피하고 떨어지는 방식 배출은 되도록 신중 하 게 설정 해야 합니다.
고속 카메라의 적절 한 교정은 매우 정확한 결과 얻을 수 보장 되어야 합니다. 조리개 크기 해야 합니다 또한 신중 하 게 선택 필드, 노출 시간 및 전반적인 이미지 밝기의 깊이 같은 매개 변수를 고려. 카메라 비디오 녹화 중 트리거링, 사용자는 또한 트리거링 하기 전에 얼마나 많은 프레임을 기록 한다 추정 해야 합니다. 이 드롭 영향에 따라 개인과 다를 수 있습니다, 그리고 따라서, 연습에 대 한 몇 가지 시험 테스트는 실제 측정 하기 전에 권장 합니다. 마찬가지로, 광원 제대로 배열 하 고 이미지에 그림자를 최소화 하기 위해 잘 확산 되어야 합니다.
참고 하 고 연구의 주요 초점입니다 기억 떨어지는 방울의 영향 역학 파의 기여 따라서 일반 웨이브 구조의 형성은 기본 물리학의 정확한 연구에 필수적인 중요 하다. 시나리오 파도 구조 3 차원 구조를 신속 하 게 전환 관찰 된다, 그것은 좋습니다 기판 경사 각도 감소14,19 웨이브 구조의 느린 전환을 촉진 하기 위하여 수 .
기술에의 한 제한 영향의 각 지역에 실제 즉석 필름 두께 지정 하는 측정 장치가 없을 경우에 관찰 된다. 이 전반적인 관찰된 현상에 추가 정보를 제공 것입니다.
요약 하자면,이 보고서에 명시 된 절차 또한 사용할 수 있습니다 설명 된 고속 이미징 시스템 빠른 역학 액체 방울 헤어21, 등 많은 연구 분야에 적용할 수 있는 하는 동안 간단한 웨이브 진화 역학을 공부 하 22/coalescence23, 세분화 된 제트24, 등 중요 한 현상을 마이크로 날짜 표시줄에서 관찰 된다.

드롭릿 영향 자연에서 매우 일반적인 현상이 고 어떤 호기심 관찰자1에서 주목. 그것은 스프레이 냉각, 화재 진압, 잉크젯 프린팅, 스프레이 코팅, 증 착 인쇄 회로 보드에 솔더 범프의 내부 연소 엔진의 디자인을 포함 하 여 그것의 수많은 응용 프로그램으로 인해 활성 연구 영역 구성 표면 청소 및 셀 인쇄2. 응용 프로그램 확장도 농업, 예를 들어, 관개 및3,4살포 작물 뿌리. 선구적인 작업 날짜 다시워싱턴5, 동안 주요 발전만 최근 만들어진 고속 이미징6의 출현 때문에의 작품으로 19 세기 . 그 이후로, 여러 가지 연구는 실시 되었습니다; 영향 표면에서에서 범위의 솔리드7,8, 얕은,9 박막12,13깊은 액체 풀10,11 의 다른 종류를 사용 하 여.
그러나, 많은 양의 (즉, 얕은 및 깊은 풀 및 무부하 영화) 액체 표면에 작은 물방울 영향에 대 한 연구에도 불구 하 고 흐르는 액체 박막에 영향 받지 많은 관심. 또한, 지금까지, 연구 방울 영향 역학 파의 공간 구조에의 공헌을 무시 있다.
이 보고서에서는 흐르는 영화 그 역학 입구-액체 유량;의 강요에 의해 영향을 받습니다에 물방울 영향 과정을 조사 하는 상세한 실험 절차 소개 아래, 우리는 '제어' 영화로 그들을 참조 하십시오. 우리 찾을 것이 다 산 산업 (예를 들어, 냉각 타워, 증 류 법 란에서 그리고 또한 환상 흐름 정권에서 2 단계 흐름에서 관찰)에 있는 수많은 응용 프로그램 특히 영화 컨트롤은 되었다 중요 한 단계는 열 및 많은 프로세스 산업14대량 전송의 강화. 관심이 있는 독자는이 연구의 결과 대 한 자세한 내용은 우리의 이전 작품15 불린다.
유입 유량의 주파수 진동의이 응용이 필름 표면에 일반 파도의 형성 결과. 우리는 본질적으로 널리 분리 된 좁은 봉우리에 의해 특징입니다 앞 모 세관 파16,,1718의 시리즈 앞 독방 웨이브 가족에 초점. 우리 공부 독방 웨이브 구조의 세 가지 주요 부품과 관련 된 영향의 결과: ' 플랫 ', '웨이브 고비', 필름과 앞 '모 세관 파' 지역. 우리는 또한 그 통제 흐르는 영화와 관련 된 이러한 결과 대조. 우리의 결과 통제 필름에 물결 모양의 확률적 특성 제어 영화 또한 우리는 새로운 메커니즘을 보여주는 별도 영역으로 드롭 영향의 결과 현저 하 게 영향을 질적으로 모두 선발 및 양적.
이전 종이15에서 동일한 절차를 사용 하 여 우리 splashing 정권에서 물방울 영향 역학에 영화 제어의 효과 공부 했습니다. 얻은 결과 꺼낸된 보조 방울의 숫자와 크기 분포 뿐만 아니라 크라운 형태 (높이, 지름, 벽 두께, 기울기 각도 및 방향)에서 양적 및 질적 차이 보였다.
이 보고서에서 우리이 공간 구조 방울 영향 역학과 또한 현재 간결 내용의 splashing 정권 뿐만 아니라 물방울의 다른 결과 대 한 우리의 연구 결과에 의해 재생 중요 한 역할을 이해 하려면 설계 된 설정 설명 영향 (즉 수신 거부, 슬라이딩, 부분/전체 접착). 아래에서 설명 하는 표준 프로토콜에 따라, 드롭릿 영향 역학에 영화 제어의 효과 재현 방식에서 공부 될 수 있다.

<table><tbody><tr><td>함수 발생기</td><td>GW INSTEK</td><td>AFG 2005 시리즈, 디지털. Geo0852266은</td><td>서로 다른 주파수(0.1Hz - 5MHz)에서 사인파, 사각파, 톱니파에 이르기까지 다양한 유형의 파동 신호를 생성합니다.</td></tr><tr><td>주사기 펌프</td><td>Braintree Scientific Inc.</td><td>BS-8000 / 225540</td><td></td></tr><tr><td>솔레노이드 밸브</td><td>SMC-VXD</td><td>2142A. 0AE-5001</td><td>시리즈 파일럿 작동 식 2 포트</td></tr><tr><td>릴레이</td><td>Takamisara</td><td>A5W-K. 154424C-03L</td><td></td></tr><tr><td>전기 펌프</td><td>Clarke SP</td><td>SPE1200SS 1</td><td></td></tr><tr><td>유량계</td><td>RS 구성 요소</td><td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td><td>측정 범위 : 0.2-25 L / min</td></tr><tr><td>마이크로미터 단계</td><td>RS 구성요소</td><td>마이크로미터 머리</td><td>0.01 mm/0 -13 mm</td></tr><tr><td>고속 사진기</td><td>올림푸스</td><td>I-SPEED 3.</td><td>초당 최대 100, 000프레임으로 녹화할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>조명 공급원</td><td>TLC 전기 공급</td><td>IP54 - 블랙</td><td>이중 밀폐형 할로겐 투광 조명. 정격 500W.</td></tr><tr><td>광 확산기</td><td>OptiGraphix</td><td>DFPMET</td><td>250 &mu; m 간격</td></tr><tr><td>유리제 기질</td><td>계기 유리 주식 회사</td><td>소다 석회 플로트 유리; 570 mm x 300 mm x 4개 mm</td><td>편평함 포용력 0.02/0.04.</td></tr><tr><td>매크로 렌즈</td><td>(a) Nikon (b) Sigma</td><td>(a) AF-Micro-Nikkor 60mm f/2.8 D (b) 105mm f/2.8 Macro-Ex</td><td></td></tr><tr><td>테스트-</td><td>임페리얼 칼리지 분석 연구실의 액체 탈이온수.</td><td>표준 솔루션 (AnalaR)</td><td></td></tr></tbody></table>

얇은 흐르는 액체 필름에 물방울 영향 역학 파의 기여를 공부 영화 컨트롤

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

드롭릿 영향 자연에서 매우 일반적인 현상이 고 주목 미적 매력 및 광범위 한 응용 프로그램. 이 최근 하락 영향 역학에 중요 한 영향력을가지고 표시 되었습니다 동안 흐르는 액체 영화에 대 한 이전 연구 영향 결과에 파도의 공간 구조에의 기여를 무시 있다. 이 보고서에서 우리 spatiotemporally 일반 웨이브 구조의 생산 하락 영향 역학에 이어지는 흐르는 액체 필름의 주기적인 입구의 효과 조사 하는 단계별 절차를 설명 합니다. 솔레노이드 밸브 관련 함수 발생기는 균일 한 크기의 작은 물방울의 영향 역학 고속 카메라를 사용 하 여 캡처 동안 이러한 spatiotemporally 일반 파도 구조 필름 표면에 흥분 하는 데 사용 됩니다. 다음 세 가지 고유한 영역 공부; 즉 앞에 큰 파도 피크, 플랫 영화 지역과 웨이브 고비 지역 모 세관 파 지역. 레이놀즈, 영화 같은 중요 한 크기가 없는 양의 효과 웨버 드롭하고 영화 흐름 율, 드롭 속도 및 드롭 크기에 의해 매개 변수화 Ohnesorge 숫자는 또한 시험. 우리의 결과 보여준다 흥미, 지금까지 알려지지 않은 역학의 영화 입구의 흐르는 영화 모두 낮은 높은 관성 삭제에 대 한이 응용 프로그램에 대해 가져온.

흐르는 액체 필름에 물방울 영향 역학 파의 기여를 연구 프로토콜 제공 됩니다.

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

이 방법은 유동 액체 필름, 박막, 액적 충격 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리는 파동의 진화 역학으로 벗어납니다. 그들은 물방울의 합체에서 분해되고 입자 걸쇠도 흡수합니다. 따라서 이 기술의 주요 장점은 짧은 시간 척도의 현상을 매우 철저하게 연구할 수 있는 길을 제공한다는 것입니다. 절차를 시작하려면 부드러운 천으로 평평한 유리 기판을 청소하여 기판 표면에서 모든 먼지와 미립자 물질이 제거되도록 합니다. 기판의 피벗을 원하는 경사각으로 설정합니다. 저장통에 탈이온수와 같은 테스트 액체를 채웁니다. 유체 펌프를 시작하고 액체가 전체 기판 표면에 걸쳐 정상적으로 흐르는지 확인합니다. 유량계의 유량 판독값을 확인하고 원하는 유량을 얻기 위해 직접 흐름 밸브를 점차적으로 조정하십시오. 그런 다음 필름 입구에서 유압 점프 또는 분배 챔버로의 공기 흐름 불량을 방지하려면 분배 챔버의 나이프 끝을 조정하여 필름 헤드의 갭 높이를 유속에 대한 정확한 노즐 필름 두께 값으로 설정합니다. 분배 챔버에서 공기를 수동으로 빨아들여 전체 기판에 걸쳐 정상적이고 균일한 액체 흐름을 보장합니다. 다음으로, 함수 발생기가 비래칭 릴레이를 통해 액체 흐름 경로의 솔레노이드 밸브에 연결되어 있는지 확인합니다. 그런 다음 함수 발생기와 솔레노이드 밸브를 켭니다. 함수 발생기를 원하는 강제 주파수와 파형으로 설정합니다. 그런 다음 주사기에 탈이온수와 같은 원하는 테스트 액체를 채웁니다. 깨끗한 플라스틱 튜브를 주사기에 연결하고 액적 발생기 어셈블리에 주사기를 장착합니다. 종이 테이프를 사용하여 원하는 직경의 바늘을 플라스틱 튜브의 다른 쪽 끝에 연결합니다. 어셈블리에 튜브와 주사기를 장착합니다. 원하는 낙하 높이와 필름 주입구에서 유선형 충격 지점 거리를 달성하도록 바늘 위치를 조정합니다. 주사기 펌프를 시작하고 감지 가능한 사전 가속 없이 바늘에서 필름으로 물방울이 떨어지도록 유속을 조정합니다. 필름 표면의 파동 파장과 일치하는 액적 생성 주파수를 얻기 위해 유속을 계속 조정하여 액적이 필름의 다른 영역에 떨어지도록 합니다. 광원 앞에 디퓨저를 놓고 조명을 켭니다. 이미징 영역이 균일하게 조명되는지 확인한 다음 조명을 끕니다. 다음으로, 함수 발생기와 액적 발생기를 끕니다. 삼각대에 고속 카메라를 장착합니다. 원하는 초점 거리를 가진 매크로 렌즈를 카메라에 장착하고 카메라를 켭니다. 7로 필름 표면에 카메라의 초점을 맞춥니다.

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연구

JoVE Journal

Engineering

공학

다른 물리적 매개 변수를 매우 짧은 시간 (밀리 초 미만의 제 10 호)에 역학에 영향을 미치는 때문에 비 뉴톤 유체의 낙하 충격은 복잡한 과정이다. 빠른 이미징 기술은 다른 비 뉴턴 유체의 영향 행동을 특성화하기 위해 도입된다.

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여기에서는 모세관 기반 원심 미세유체 장치를 사용하여 크기 제어 가능한 단분산 W/O(Water-in-Oil) 미세방울에 대한 간단한 생산 방법을 보여줍니다. 이 방법은 소량의 시료만 필요하며 고수율 생산이 가능합니다. 우리는 이 방법이 신속한 생화학 및 세포 분석에 유용할 것으로 기대합니다.

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조밀한 가스 및 액체 분자 유체 프로세스를 공부에 대 한 아날로그 거시적인 기술

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광학 레버 방법으로 액적과 초소수성 기판 사이의 상호 작용력 측정

이 프로토콜을 사용하면 액체 낙하 충격의 실험적인 고속 이미지를 효율적으로 수집하고 해당 데이터를 일괄 분석할 수 있습니다. 이러한 프로세스를 간소화하기 위해 이 메서드는 장치를 교정 및 설정하고, 적절한 데이터 구조를 생성하고, 이미지 분석 스크립트를 배포하는 방법을 설명합니다.

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Plasmonic 강화된 라이트 - 트래핑과 다결정 실리콘 박막 태양 전지

학습하세요 흐르는 액체 필름에서 물방울 충격 역학과 파의 상호작용을 고속 촬영으로 분석하는 방법을. 이 기술은 단시간 현상 연구에 필수적인 통찰을 제공합니다.

얇은 흐르는 액체 필름에 물방울 영향 역학 파의 기여를 공부 영화 컨트롤

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