Este protocolo demonstra a configuração básica experimental para experimentos de entrada de água com esferas em queda livre. Métodos para a alteração da superfície líquida com tecidos penetráveis, a preparação das esferas quimicamente não-umectante e passos para a extração de dados e visualização de respingo são discutidos.
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Artigo de método
Impactos das esferas em queda livre em um Pool profundo líquido com condições de superfície alterado fluido e pêndulo
Neste artigo
Resumo
Resumo
Impactos verticais das esferas na água limpa tenham sido objecto de numerosas investigações de entrada de água, caracterizando a formação de cavidade, respingo coroa ascensão e Worthington jato de estabilidade. Aqui, podemos estabelecer protocolos experimentais para analisar a dinâmica do respingo quando Lisa em queda livre das esferas de molhabilidade variada, massa e diâmetro impacto superfície livre de um pool profundo líquido modificado por finos tecidos penetráveis e surfactantes líquidos. Investigações de entrada de água fornecem experiências acessíveis, facilmente montadas e executadas para estudar a complexa mecânica dos fluidos. Aqui apresentamos um protocolo ajustável para caracterizar a altura inicial, métricas de separação de fluxo e cinemática do pêndulo e resultados representativos que podem ser adquiridos se reproduzindo nossa abordagem. Os métodos são aplicáveis quando dimensões respingo característicos permanecem abaixo de aproximadamente 0,5 m. No entanto, este protocolo pode ser adaptado para maiores alturas de lançamento do pêndulo e as velocidades de impacto, que um bom augúrio para traduzir resultados naval e aplicações industriais.
Introdução
A caracterização da dinâmica de respingo decorrentes de impactos verticais de objetos sólidos em um líquido no fundo da piscina1 é aplicável ao militares, navais e industriais aplicações tais como mísseis balísticos água entrada e mar superfície desembarque2, 3,4,5. Os primeiros estudos de entrada de água foram realizados bem há mais de um século de6,7. Aqui, podemos estabelecer protocolos claros em profundidade e melhores práticas para alcançar resultados co....
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Protocolo
1. Configurando o experimento para impactos verticais
- Encher um tanque de água transparente de dimensões aproximadamente 60 cm x 30 cm x 36 cm (comprimento x peso x profundidade) com 32 L de água e montar uma medidor régua (escala visual) verticalmente dentro do recipiente, tal que a base fica no topo do fluido, como visto na Figura 1a.
Nota: Profundidade e largura do tanque devem ser maiores que 20 vezes o diâmetro das esferas maiores usado no experimento para efeitos de parede sejam negligenciáveis9. Velocidades de entrada maiores do que os descritos aqui vai exigem maior profundidade do tanque. A es....
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Resultados
Isto estabeleceu protocolos permitem para a observância dos jatos Worthington decorrentes de impactos verticais sobre números uma gama de Weber 
como visto na Figura 2C. Estes resultados estão publicados no Watson et al1, que pode ser referenciado para as condições experimentais exatas usadas para produzir os dados aqui apresentados. Focalizamos o filme alongado estreito .......
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Discussão
Este protocolo descreve o desenho experimental e práticas recomendadas para investigações de esferas em queda livre em uma piscina de líquido no fundo. Começamos destacando etapas necessárias para configurar o experimento para impactos verticais. É importante criar um ambiente de respingo ideal com o uso de uma zona de respingo suficientemente grande tal que efeitos de parede são negligenciáveis9e uma escala visual apropriada para a extração de cinemática12,
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Os autores gostaria de reconhecer a faculdade de engenharia e Ciências (CECS) da Universidade da Flórida Central para financiar este projecto, do computador, Joshua Bom e Chris Souchik para imagens de respingo e Nicholas Smith para feedback valioso.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Impressora 3D | FlashForge | Creator Pro | Dual Extrusão |
| Álcool | Swan | M314 | 99% Isopropil |
| BNC Cabos | Thorlabs | 2249-C-24 | |
| Caliper | Anytime Tools | 203185 | Dial |
| Camera | Photron | Mini AX-100 | 16GB Ram |
| Computador | Dell | Windows 7 Pro | |
| Tecido | Georgia Pacific | 19378 | Tecido de papel higiênico |
| Tecido Kleenex | 10036000478478 | ||
| Tissue Cortador a laser | Glowforge | Basic | |
| Lights | GS Vitec | LT-V9-15 | Microscópio Multi-LED |
| digital | Keyence | VHX-900F | |
| VWR | VWRF08530.083 | ||
| Roteador | ASUS | RT-N12 | Off Network |
| Ruler | Westcott | 10432 | Medidor Régua |
| Software | Software de | Vídeo Rastreador | |
| Photron | Fastcam Viewer | Esfera de Gravação | |
| Vídeo | Amazon | 8DELSET | Delrin |
| Spray | Rust-Oleum | Surfactante repelente de água | |
| Dawn | 37000973782 | sabão líquido | |
| Surfactante | USP Kosher | 5 galões | Glicerina |
| Testador de tração | MTS | Modelo 42 | |
| Interruptor de gatilho | feito sob medida | ||
| Mr. Aqua | MA-730 | Vidro não temperado |
Referências
- Watson, D. A., Stephen, J. L., Dickerson, A. K. Jet amplification and cavity formation induced by penetrable fabrics in hydrophilic sphere entry. Physics of Fluids. 30, 082109(2018).
- Truscott, T. T. Cavity dynamics of water entry for spheres and ballistic projectiles. ....
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Reimpressões e permissões
