Free-falling 분야 변경 및 충돌 표면 상태와 깊은 액체 수영장에의 영향

이 프로토콜은 자유 낙하 구체와 물 주입 실험을 보여줍니다. 관통된 직물로 액체 표면의 교대, 신흥 구체의 화학 물질 준비, 스플래시 시각화 및 데이터 추출에 대해 논의됩니다. 이러한 기술은 고체 물체와 유체 체사이의 얼굴 상호 작용을 이해하는 데 도움이 되는 근본적인 유체 역학 연구에 대한 통찰력을 제공합니다.

절차를 시연하는 것은 앨버타 출신의 학부 생인 조슈아 봄과 제레미 스티븐이 될 것입니다. 이 절차 전반에 걸쳐 산업 등급 의 니트릴 장갑을 착용하여 피부 오일로 물과 충격기를 오염시키지 않도록하십시오. 수돗물과 세제로 깨끗한 투명 탱크를 완전히 청소하기 시작합니다.

그런 다음 32 리터의 수돗물로 채웁니다. 99%의 이소프로필 알코올로 두 가지 지표 눈금자를 청소하고 1분 동안 건조시키십시오. 기지가 물을 만지면 탱크 앞쪽을 향한 한 통치자를 마운트합니다.

두 번째 눈금자를 수직으로 수중으로 수정합니다. 그런 다음 탱크 위에 힌지 플랫폼을 확보하여 플랫폼이 탱크 의 전면에 대해 위의 물 눈금자와 동일한 깊이 평면 내에 있도록합니다. 플랫폼을 원하는 최대 낙하 높이로 조정한 다음 멀티 LED 라이트를 관절 팔에 부착하고 탱크 위와 앞에 빛을 배치하여 플랫폼 아래의 스플래시 영역을 완전히 비춥춥시다.

스플래시 및 캐비티 시각화를 돕기 위해 탱크 뒤쪽에 검은 색 화면을 설정합니다. 탱크 바닥에 닫힌 셀 스폰지와 같은 깨끗한 오일 프리 충격 흡수기를 놓고 깨끗한 무게로 제자리에 고정하십시오. 다음으로, 유체의 표면에 맞춰 탱크를 향한 고속 카메라를 장착합니다.

원하는 경우 트리거 스위치를 카메라에 연결합니다. 카메라를 컴퓨터에 연결하고 초당 최소 1, 000 프레임의 프레임 속도로 카메라를 구성합니다. 원하는 해상도를 선택하고 셔터 속도를 프레임 초당 1로 설정합니다.

해당되는 경우 트리거 모드를 끝으로 설정합니다. 다음으로, 피부 오일 및 기타 오염을 제거하기 위해 99 %의 이소 프로필 알코올로 작은 스쿱과 폴리 옥사이드 메탄올 구체를 청소하십시오. 구체와 스쿱이 1분간 건조되도록 합니다.

스플래시 이벤트에 최적화 된 최적의 시각화 품질을 달성하기 위해 Preform 테스트 시험을 테스트하고 카메라 위치, 초점 및 해상도를 조정합니다. 그런 다음 스쿱으로 구체를 회수하고 구체를 청소하고 이소프로필 알코올로 특종을 청소합니다. 실험을 시작할 준비가 되면 탱크 촬영을 시작합니다.

힌지 플랫폼을 제자리에 올리고 플랫폼에 깨끗한 건조한 구체를 놓습니다. 플랫폼의 베이스를 놓아 구를 탱크에 놓습니다. 그런 다음 촬영을 중지하고 비디오 파일을 저장하고 비디오를 잘라 시작 이벤트만 표시합니다.

다음 테스트로 진행할 준비가 되면 스쿱으로 구를 검색합니다. 이소프로필 알코올로 구를 청소하고 테스트를 반복하기 전에 1 분 동안 건조하게하십시오. 실험이 완료되면 탱크를 비우고 건조하게하십시오.

시험을 위해 침투 할 수있는 직물을 준비하려면 원하는 직물을 사각형 또는 둥근 플라이로 분리하고 Vernier 캘리퍼를 사용하여 건조 직물의 압축 두께를 측정합니다. 실험을 설정할 때 탱크 위에 두 번째 고속 카메라를 장착하여 직물에 영향을 미치는 구체의 하향식 뷰를 제공합니다. 가로 카메라 출력을 BNC 케이블과 오버헤드 카메라 입력 단자에 연결합니다.

트리거 스위치를 수평 카메라에 연결합니다. 그런 다음 이더넷 케이블을 사용하여 카메라 컴퓨터에 연결된 오프라인 라우터에 두 카메라를 모두 연결합니다. 평소와 같이 두 카메라를 집중하고 구성하십시오.

실험을 정화 할 준비가되면 부드럽게 탱크의 액체 표면에 마른 직물을 휴식. 재판이 시작되기 전에 직물이 가라앉기 시작하지 않도록 하십시오. 깨끗하고 오일이 없는 스쿱을 사용하여 힌지 플랫폼 아래에 직물을 배치합니다.

트리거 스위치를 사용하여 충돌을 설정하기 전에 두 카메라로 스플래시 영역을 동시에 촬영할 수 있습니다. 충돌 직후 직물을 제거합니다. 직물조각이 충격과 긁힌 자국에 파편이 있는 경우 모든 원단이 제거되도록 모든 시험 후 수동으로 비어 있고 탱크를 청소할 수 없습니다.

화학적으로 소수성 구체를 준비하기 시작하려면 다산화수소 멘톨 구를 아크릴 홀더에 맞춥시게 합니다. 표면 코팅을 위한 위치 구는 이 프로토콜의 가장 어려운 측면입니다. 포지셔닝은 구멍이 약간 더 넓은 레이어 코트 아크릴 시트로 제어되며 구체가 약간 더 넓어집니다.

구의 표면을 흡수하지 않고 약 15~30cm 떨어진 소수성 베이스 코트로 구체를 스프레이합니다. 다음으로, 표면에 흠뻑 젖지 않고 약 15~30cm 떨어진 곳에서 소수성 탑 코트로 구를 살포하고 1~2분 동안 건조시키십시오. 같은 방법으로 두 개 또는 세 개의 상부 코팅을 더 적용합니다.

구는 빛을 사용하기 위해 30 분 또는 전체 사용을 위해 약 12 시간 동안 건조하게하십시오. 사전 성형 충격 테스트를 할 때 각 시험 후 구가 완전히 건조하게 한 다음 이소프로필 알코올로 헹구십시오. 소수성 코팅은 약 20번의 시험 후에 저하됩니다.

이 구를 재사용하려면 99%의 이소프로필 알코올로 코팅을 제거하고 이전에 설명한 바와 같이 베이스 및 탑 코트를 다시 적용한다. 분석을 시작하려면 스플래시 이벤트의 고속 비디오를 비디오 분석 소프트웨어에 가져옵니다. 크기 조정 도구를 사용하여 눈금자의 가시 영역을 기반으로 크기 조정 값을 센티미터로 설정합니다.

비디오를 통해 사전을 진행하여 스플래시 크라운 승천과 공기 함정을 보여주는 적절한 프레임을 찾으십시오. 스플래시 크라운 높이, 캐비티 너비 및 캐비티 깊이를 측정합니다. 각도 측정 도구를 사용하여 분리 각도를 결정합니다.

비디오에서 더 나아가 워딩턴 제트 형성을 보여주는 적절한 프레임을 찾고 워딩턴 제트 높이를 측정하십시오. 마지막으로 자동 추적 기능을 사용하여 임펙터의 시간적 위치와 속도 날짜를 추출합니다. 추적이 중단된 경우 자동 추적이 재개될 때까지 수동 추적을 사용합니다.

여기서이 절차는 수직 충격에서 튀는 직물의 효과를 평가하는 데 사용되었습니다. 한 개의 ply로 튀는 높이는 직물없이 스플래시 높이에 비해 증폭되었습니다. 두 개의 플라이가 있는 스플래시 높이는 패브릭이 없는 스플래시 높이와 거의 동일합니다.

스플래시는 3번과 4개의 플라이로 크게 감쇠되었습니다. 베버 수에 걸쳐 최소한의 변형이 관찰되어 단일 직물에 영향을 미치는 구체에서 캐비티 깊이, 스플래시 지장 높이 및 캐비티 폭을 관찰했습니다. 구체 수직 위치는 수중으로 추적되어 각 직물을 추가하여 수중 속도가 더 크게 감소하는 것을 관찰할 수 있었습니다.

조사관은 일관되고 유효한 결과를 얻기 위하여 실험 도중 위생 실험 조건의 유지에 예리한 주의를 기울여야 합니다. 이 기술은 여기에 제시된 재료에 국한되지 않으며 유사한 기능및 기능의 재료로 착수할 수 있습니다. 주사기와 같은 높은 저수지의 도입으로, 이 절차는 고체 또는 액체 표면에 액체 방울의 수직 영향에 대한 조사를 위해 상향 처리될 수 있습니다.

이 프로토콜은 또한 일반적인 더 큰 충격 속도와 해군 및 산업 응용 프로그램에 잘 어울리는 차원없는 매개 변수의 증가 범위에 더 큰 규모로 미리 형성 될 수 있습니다.