Name: Controle de filme para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquido fluindo fino (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Aprenda a estudar a dinâmica de impacto de gotas em filmes líquidos finos usando imagem de alta velocidade. Este protocolo permite investigar fenômenos de curta escala de tempo e interações entre ondas e gotas.

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Este trabalho foi patrocinado pela Physical Sciences Research Council, Reino Unido, através do programa de subvenção MEMPHIS (número de concessão EP/K003976/1) e engenharia e o fundo de desenvolvimento de tecnologia de petróleo (PTDF, Nigéria). Os autores também apreciam discussões frutíferas com Dr. Zhizhao Che.

1. instalação de equipamento experimental
Nota: Consulte a Figura 1.
<ol><li>
Unidade de filme caindo
	<ol>
<li>Começa por limpar a superfície do substrato (vidro) com um pano limpo e macio. Certifique-se de que nenhuma sujeira é aderida a sua superfície, o que alteraria as propriedades do líquido.</li>
		<li>Defina o pivô do substrato de vidro para o ângulo de inclinação desejado. Neste trabalho, utilizou-se um ângulo de inclinação, β, de 15 ˚.</li>
		<li>Ligar a bomba elétrica e assegurar um fluxo normal de líquido sobre a superfície do filme mais limpar o substrato de vidro. Para este trabalho, o líquido de teste foi água desionizada.</li>
		<li>Certifique-se de que toda a superfície do substrato esteja umedecida.</li>
		<li>Medir a taxa de fluxo do filme usando o medidor de fluxo. Para este trabalho, a taxa de fluxo era variada entre 1,667 x 10-3 e 10 x 10-3 m3/s com o filme correspondente número de Reynolds, Re = ρq/wµ, variando entre 55,5 e 333. w é a largura de filme caindo, 0,30 m.</li>
		<li>Gradualmente ajuste as válvulas de conexão de fluxo para obter a taxa de fluxo desejada sobre o substrato de vidro.</li>
		<li>Ajuste o conjunto de passo de micrômetro à entrada do filme para o correspondente valor de espessura de filme de Nusselt para a taxa de fluxo escolhido, para evitar um salto hidráulico na entrada do filme ou um refluxo de ar na câmara de distribuição.</li>
		<li>Sifão manualmente todo o ar na câmara de distribuição para obter um fluxo uniforme a jusante na superfície do filme.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Unidade de controle do filme
	<ol>
<li>Certifique-se de que o gerador de função está conectado à válvula de solenoide, através de um relé de retenção através de uma placa de aquisição de dados (DAC).</li>
		<li>Acende-se tanto a válvula de solenoide e o gerador de função.</li>
		<li>Conjunto o gerador de função para a forçar a frequência desejada. Neste trabalho, foram usadas as frequências de 2 e 3 Hz.</li>
		<li>Escolha o sinal de onda desejada (onda de seno, onda dente de serra, onda quadrada, etc.). Neste trabalho, utilizou-se um sinal de onda senoidal. Figura 2A e 2B mostram o contraste entre um filme descontrolado e um filme controlado.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sistema de geração de gotículas
	<ol>
<li>Anexe um tubo de plástico limpo para uma seringa cheia de água.</li>
		<li>Insira a seringa o gerador da gota.</li>
		<li>Apor uma seringa-agulha de tamanho escolhido (dependendo do diâmetro da gota desejado) para a outra extremidade do tubo de plástico. A gama de diâmetros de gotas estudada foi entre 0,0023 de 0,0044 m.</li>
		<li>Ajuste a altura de queda da gota na superfície do filme. Neste trabalho, altura de queda da gota era variou de 0,005 a 0,45 m, dando velocidade de impacto entre 0,30 ± 0,02 - 2.96 ± 0,06 m/s.</li>
		<li>Da mesma forma, defina o ponto de streamwise impacto da gota da entrada de filme. Isto foi definido como 0,3 m neste trabalho para garantir que as ondas são bem formadas antes do impacto.</li>
		<li>Defina uma taxa de fluxo desejada para a bomba de seringa.</li>
		<li>Ajustar a taxa de fluxo para atingir uma frequência de geração da gota maior que o comprimento de onda das ondas formadas na superfície do filme; para assegurar-se de gotas sucessivamente interfere em diferentes regiões do filme controlada. Ver Figura 2; com uma ampliação de uma singular forma de onda na Figura 2D para mostrar as diferenças no perfil de fluxo abaixo de cada região19,20.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Configuração de imagem de alta velocidade
	<ol>
<li>Coloque a câmera em um tripé (ou qualquer outro arranjo apropriado).</li>
		<li>Selecione a macro da lente com distância focal desejada e conectar-se a esta para a câmera.</li>
		<li>Ligar a câmara de alta velocidade e certifique-se de foco direto na superfície do filme. Alinhe a câmera em desvios horizontais e verticais, 7˚ e 12˚ respectivamente para a superfície do filme. Isto dá uma excelente imagem de vista lateral do processo de impacto, resultando em uma resolução de 67.5 µm/pixel e 46.6 µm/pixel nas direções streamwise e spanwise, respectivamente.</li>
		<li>Ajuste o foco da lente da câmara (na maior abertura) usando um item de calibração colocado exatamente sobre o impacto da gota local.</li>
		<li>Uma vez que se obteve um foco nítido, reduza a abertura para garantir que apenas uma pequena quantidade de luz entra a câmera.</li>
		<li>Defina a velocidade do obturador da câmera de alta velocidade, resolução e taxa de quadros desejada. Uma taxa de quadros de 5000 fps, 800 x 600 resolução, abertura tamanho 1/16, e uma velocidade de obturador de 1 µs foram utilizados neste trabalho.</li>
		<li>Coloque o difusor de luz em frente a fonte de luz, como mostrado na Figura 1, para garantir que a luz é difundida uniformemente em toda a região da imagem latente.</li>
		<li>Ligue a fonte de luz para confirmar o espalhamento uniforme de luz sobre a área de imagem.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. calibração
Nota: Consulte a Figura 3.
<ol><li>Coloque uma régua na direção de fluxo de filme (exatamente no ponto de impacto) e obter instantâneos dos pontos medidos na superfície do filme.</li>
	<li>Repetição 2.1, mas com a régua na direção spanwise.</li>
	<li>Use o acima para obter as resoluções espaciais na superfície do filme.</li>
</ol>3. gravação e aquisição de dados
<ol><li>Uma vez que o fluxo do filme é estabelecido na plataforma, ligue a bomba de seringa e observar o impacto das gotas pingando na superfície do filme.</li>
	<li>Ligue o gerador de função e observar a produção de ondas spatiotemporally regulares na superfície do filme.</li>
	<li>Certifique-se de reduções sucessivas estão impactando as diferentes regiões da superfície do filme controlada.</li>
	<li>Observar o pós-acionamento número do quadro e definir isso para cerca de metade do comprimento do vídeo para capturar adequadamente o impacto.</li>
	<li>Ligue a fonte de luz e gatilho da captura de imagem uma vez que ocorre um impacto.</li>
	<li>Desligue a fonte de luz, uma vez que a captura de imagem é completa para evitar o sobreaquecimento do filme líquido.</li>
	<li>Analise visualmente o instantâneo obtido na tela do computador. Verifique se o impacto ocorreu em um do filme plano, onda capilar, ou regiões de corcova de onda.</li>
	<li>Aparar abaixo o vídeo à parte, mostrando o processo de impacto e salvar o intervalo de fotogramas em um formato de vídeo/imagem.</li>
	<li>Repita o impacto individual 3,5-3,8 e registro em todas as regiões na superfície do filme, viz corcunda solitária. , ondas capilares e película plana.</li>
</ol>4. pós-processamento e análise de imagens
<ol><li>Coloque uma régua no campo de visão e calcular a resolução espacial contando quantos pixels cabem através de 1 cm. usando a imagem de calibração, obtenha um fator de escala para medição de dimensão de imagem.</li>
	<li>Compare os resultados do processo de impacto sobre as regiões de impacto diferentes a partir das imagens de alta velocidade. Verificar diferenças notáveis.</li>
	<li>Usando uma rotina de processamento de imagem apropriada MATLAB, medir as características de características do produto do processo de impacto: Viz no modo de espirrar, medir a altura da coroa, diâmetro, espessura de parede da inclinação, ângulo, direção voltados para a coroa, número e tamanho distribuição de gotas secundárias ejetadas.</li>
	<li>Realizar semelhantes análises quantitativas como 4.3 acima para os impactos de baixa-Weber. Contagem de tempo a pitada do satélite cai a partir das imagens de tempo-moldado e mede o ápice comprimento e a largura da coluna, formada em coalescência parcial antes de pinch-off do secundárias gotas. Medir o tamanho de gotas secundários ejetados. Conte o número de cascata em um processo de pinch-off repetida.</li>
	<li>Observe todas as diferenças qualitativas em cada região.</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>

Os autores não têm nada a declarar.

Nesta seção, nós fornecemos algumas dicas necessárias para garantir resultados qualitativos são obtidos a partir do protocolo. Primeiro, o substrato de vidro em que os fluxos de filme líquido devem ser mantidos totalmente livre de sujeira para garantir as propriedades do filme líquido são mantidos descomprometido. Isto é alcançável por uma limpeza regular (provavelmente usando um detergente apropriado e limpado fora sobre uma bandeja para evitar a dissolução no sistema). Da mesma forma, deve haver uma substituição regular do teste inteiro-líquido depois de algumas rodadas experimentais, para garantir resultados precisos.
Em segundo lugar, a câmara de distribuição de fluidos deve ser bem malhada e também manteve hermético para garantir que o filme efluente líquido é uniforme. Isso pode ser feito por sifonagem manualmente o ar fora da caixa de distribuição antes de cada experimento. O uso do micrômetro-passos à entrada do filme também é aconselhado para definir a altura de abertura à entrada do filme para a espessura da película exata prevista por Nusselt estimativa do fluxo de filme com o correspondente número de Reynolds. Isto impedirá que um salto hidráulico ou refluxo na entrada.
A operação da válvula solenoide também sempre deve ser verificada e deduzi corretamente. Isso ocorre porque uma pulsação adequada do fluxo é necessário para garantir a produção das ondas forçadas. Isto pode ser verificado pelo barulho clicando em regular a válvula de solenoide, bem como uma pulsação percebida ao longo dos tubos de conexão. A taxa de fluxo de líquido para a bomba de seringa também deve ser definida cuidadosamente para garantir que as gotas são ejetadas de uma forma de gotejamento, evitando qualquer pre-aceleração antes de cair.
Calibração adequada da câmera de alta velocidade deve ser assegurada para obter resultados muito precisos. O tamanho da abertura deve também ser cuidadosamente escolhido tendo em conta parâmetros como a profundidade de campo, o tempo de exposição e o brilho geral da imagem. Para a câmara de disparo durante a gravação de vídeo, os usuários também são necessários para estimar quantos quadros devem ser registados antes de acionar. Isto pode variar com indivíduos, dependendo do tempo de impacto de queda, portanto, vários testes experimentais para a prática são recomendados antes as medições reais. Da mesma forma, a fonte de luz deve ser devidamente arranjado e bem difundida para minimizar sombras na imagem.
É importante notar e lembrar que o foco principal do estudo as contribuições das ondas para a dinâmica de impacto das gotas caindo, daí a formação de estruturas de onda regular é essencial para um estudo exato da física subjacente. Em cenários onde as estruturas de onda são observadas rapidamente a transição para estruturas tridimensionais, recomenda-se que o ângulo de inclinação do substrato ser reduzida14,19 a fim de facilitar uma transição mais lenta das estruturas de onda .
Uma limitação da técnica é observada na ausência de um dispositivo de medição, especificando a espessura da película instantânea real em cada região do impacto. Isto teria fornecido detalhes adicionais sobre os fenómenos observados globais.
Em resumo, o procedimento descrito neste relatório também pode ser usado para estudar a dinâmica de evolução de onda simples, enquanto o sistema de imagem de alta velocidade descrito pode ser aplicado a muitos campos de investigação com dinâmica rápida, tais como a gota de líquido rompimento21, 22/coalescence23, jatos granular24, etc , onde importantes fenômenos são observados em uma micro escala de tempo.

Impacto da gota é um fenômeno muito comum na natureza e atrai a atenção de qualquer observador curioso1. Constitui uma área de pesquisa ativa devido a suas numerosas aplicações incluindo refrigeração spray de supressão de fogo, impressão jato de tinta, revestimento de pulverizador, deposição de colisões de solda em placas de circuito impresso, o projeto de motores de combustão interna, limpeza de superfície e célula-impressão2. Sua aplicação estende-se também à agricultura, por exemplo, aspersão, irrigação e colheita pulverizando3,4. Pioneiro trabalho remonta aoséculo 19, com o trabalho de Worthington5, enquanto grandes avanços somente foram feitos recentemente devido o surgimento de imagens de alta velocidade6 . Desde então, vários estudos foram realizados; utilizando diferentes tipos de superfícies de impacto variando de sólidos7,8, superficial,9 e piscinas profundas líquido10,11 de filmes finos de12,13.
No entanto, apesar do grande volume de pesquisa sobre o impacto da gota em superfícies líquidas (ou seja, piscinas rasas e profundas e filmes quiescentes), impacto no fluxo filmes finos de líquido não recebeu tanta atenção. Além disso, até agora, estudos tem negligenciado as contribuições das estruturas espaciais das ondas a dinâmica de impacto da gota.
Neste relatório, nós apresentamos um procedimento experimental detalhado para investigar o processo de impacto da gota em filmes fluindo, cuja dinâmica é influenciada pela entrada-forçando a taxa de vazão de líquidos; abaixo, nos referimos a eles como filmes 'controlado'. Nós achamos que estes têm inúmeras aplicações nas indústrias multifásicas (por exemplo, na refrigeração Torres, em colunas de destilação e também em regime de fluxo anular observado em fluxos de duas fases), especialmente como controle do filme tornou-se um passo importante para o intensificação de calor e de transferência de massa em muitas indústrias de processo14. O leitor interessado é referido nosso trabalho anterior15 para mais detalhes sobre os resultados dos nossos esforços de pesquisa sobre isso.
Esta aplicação de oscilações de frequência da taxa de fluxo de entrada resulta na formação de ondas regulares na superfície do filme. Focamos na família onda solitária, que é essencialmente caracterizada por picos estreitos amplamente separada e é precedida por uma série de front-running capilar ondas16,17,18. Estudamos o resultado dos impactos associados com as três peças principais da estrutura de onda solitária: o 'filme plana', 'corcunda de onda' e 'capilar onda' de front-running regiões. Nós também Compare estes resultados com aqueles associados com filmes de fluxo descontrolados. Nossos resultados mostram que a natureza estocástica da aparência da onda do filme descontrolada marcadamente afeta o resultado do impacto de queda, com as regiões separadas do filme controlada também mostrando novos mecanismos, que temos ambos detalhado qualitativamente e quantitativamente.
Na anterior papel15, usando o mesmo procedimento, estudamos o efeito do controle de filme sobre a dinâmica de impacto da gota no regime de espirrar. Os resultados obtidos mostraram diferenças quantitativas e qualitativas na morfologia coroa (altura, diâmetro, espessura de parede, ângulo de inclinação e direção) bem como a distribuição de tamanho e número das gotas secundárias ejetadas.
Neste relatório, descrevemos o set-up projetado para entender o papel crucial desempenhado por estas estruturas espaciais na dinâmica do impacto da gota e também presentes detalhes sucintas de nossas descobertas não apenas no regime de espirrar, mas também para outros resultados da gota impacto (Viz saltando, deslizando, coalescência parcial/total). Seguindo o protocolo descrito abaixo, o efeito do controle de filme sobre a dinâmica de impacto da gota pode ser estudado de forma reprodutível.

<table><tbody><tr><td>Gerador de funções</td><td>GW INSTEK</td><td>AFG 2005 Series, Digital. Geo0852266</td><td>Produz um tipo variado de sinais de onda, variando de onda senoidal, quadrada a onda dente de serra em diferentes frequências (0,1 Hz - 5 MHz).</td></tr><tr><td>Bomba de seringa</td><td>Braintree Scientific Inc.</td><td>Bs-8000 /225540</td><td></td></tr><tr><td>Válvula solenóide</td><td>SMC-VXD</td><td>2142A. 0AE-5001</td><td>Relé de duas portas operado por piloto</td></tr><tr><td></td><td>Takamisara</td><td>A5W-K. 154424C-03L</td><td></td></tr><tr><td>Bomba elétrica</td><td>Clarke SP</td><td>SPE1200SS 1</td><td></td></tr><tr><td>Medidor de vazão</td><td>RS Componente</td><td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td><td>Faixa de medição: 0,2-25 L/min</td></tr><tr><td>Micrômetro passo</td><td>RS Cabeça do</td><td>micrômetro</td> componente <td>0,01 mm/0 -13 mm</td></tr><tr><td>Câmera de alta velocidade</td><td>Olympus</td><td>I-SPEED 3.</td><td>Capaz de gravar até 100.000 quadros por segundo.</td></tr><tr><td>Fonte de luz</td><td>TLC Suprimentos elétricos</td><td>IP54 -preto</td><td>Holofote halógeno duplo fechado. Classificação 500 W.</td></tr><tr><td>Difusor de luz</td><td>OptiGraphix</td><td>DFPMET</td><td>250 &mu; m espessura</td></tr><tr><td>Substrato de vidro</td><td>Instrument Glasses Ltd</td><td>Soda Lime Float Glass; 570 mm x 300 mm x 4 mm</td><td>Tolerância de planicidade 0,02/0,04.</td></tr><tr><td>Macro-lentes</td><td>(a) Nikon (b) Sigma</td><td>(a) AF-Micro-Nikkor 60 mm f/2.8 D (b) 105 mm f/2.8 Macro-Ex</td><td></td></tr><tr><td>Test-líquido</td> Água <td>desionizada do Imperial College Analytical Lab.</td><td>Solução-padrão (AnalaR)</td><td></td></tr></tbody></table>

controle de filme para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquido fluindo fino

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

Impacto da gota é um fenômeno muito comum na natureza e atrai a atenção devido ao seu fascínio estético e aplicações abrangentes. Estudos anteriores em filmes de líquido fluindo negligenciaram as contribuições das estruturas espaciais das ondas para o resultado do impacto, enquanto isto recentemente foi mostrado para ter uma influência significativa sobre a dinâmica de impacto de queda. Neste relatório, descrevem um procedimento passo a passo para investigar o efeito de forçar a entrada periódica de um filme de líquido fluindo, levando à produção de estruturas de onda spatiotemporally regular sobre a dinâmica de impacto de queda. Um gerador de função no contexto de uma válvula de solenoide é usado para excitar estas estruturas de onda spatiotemporally regulares na superfície do filme, enquanto a dinâmica de impacto de gotas de tamanho uniforme é capturada usando uma câmera de alta velocidade. Três regiões distintas são então estudadas; Viz região capilar onda precede o pico da onda grande, região plana do filme e a região de corcova de onda. Os efeitos de quantidades adimensionais importantes tais como o filme Reynolds, drop Weber e números Ohnesorge parametrizados pela taxa de fluxo do filme, queda de velocidade e tamanho de gota também são examinados. Nossos resultados mostram interessantes, até então desconhecida dinâmica provocada por esta aplicação de filme forçar a entrada do filme flui para as duas gotas de alta e baixa inércia.

Um protocolo para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquidos fluindo é apresentado.

Controle de filme para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquido fluindo fino

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

Este método pode nos ajudar a responder a perguntas-chave nas áreas de fluxo de filmes líquidos, filmes finos, impacto de gotículas. Nós divagamos para a dinâmica de evolução das ondas. Eles se quebram com a coalescência de gotículas e também enraízam travas. Portanto, as principais vantagens dessa técnica é que ela fornece um caminho para estudarmos minuciosamente fenômenos de escala de tempo muito curtos. Para iniciar o procedimento, limpe o substrato de vidro plano com o pano macio para que toda a sujeira e material particulado sejam removidos da superfície do substrato. Defina o pivô do substrato para o ângulo de inclinação desejado. Encha o reservatório com o líquido de teste, como água deionizada. Ligue a bomba de fluido e confirme se o líquido flui normalmente por toda a superfície do substrato. Verifique a leitura da vazão no medidor de vazão e ajuste gradualmente a válvula de vazão direta para atingir a vazão desejada. Em seguida, para evitar um salto hidráulico na entrada do filme ou um fluxo ruim de ar na câmara de distribuição, ajuste a extremidade da faca da câmara de distribuição para definir a altura da folga no cabeçote do filme para o valor preciso da espessura do filme para a vazão. Sifão manualmente o ar da câmara de distribuição para garantir um fluxo de líquido normal e uniforme em todo o substrato. Em seguida, confirme se o gerador de função está conectado à válvula solenóide no caminho do fluxo de líquido através de um relé sem travamento. Em seguida, ligue o gerador de funções e a válvula solenóide. Defina o gerador de funções para a frequência de força e forma de onda desejadas. Em seguida, encha uma seringa com o líquido de teste desejado, como água deionizada. Conecte o tubo de plástico limpo na seringa e monte a seringa no conjunto do gerador de gotículas. Conecte a agulha do diâmetro desejado à outra extremidade do tubo de plástico usando fita de papel. Monte o tubo e a seringa no conjunto. Ajuste a posição da agulha para atingir a altura de queda desejada e a distância do ponto de impacto da entrada do filme. Ligue a bomba da seringa e ajuste a taxa de fluxo para que gotículas de água pingem da agulha para o filme sem qualquer pré-aceleração detectável. Continue ajustando a taxa de fluxo para atingir uma frequência de geração de gotículas que corresponda ao comprimento de onda das ondas na superfície do filme, o que garante que as gotículas caiam em diferentes regiões do filme. Coloque difusores de luz na frente das fontes de luz e acenda a luz. Confirme se a área de imagem está uniformemente iluminada e, em seguida, desligue a luz. Em seguida, desligue o gerador de funções e o gerador de gotículas. Monte uma câmera de alta velocidade em um tripé. Instale a câmera com uma lente macro que tenha a distância focal desejada e ligue a câmera. Foque a câmera na superfície do filme com um 7

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Impacto da gota de fluidos não newtonianos, é um processo complexo uma vez que diferentes parâmetros físicos influenciar a dinâmica ao longo de um tempo muito curto (menos de um décimo de milésimo de segundo). A técnica de imagem rápido é introduzida a fim de caracterizar os comportamentos de impacto de diferentes fluidos não-newtonianos.

Técnica rápida de imagens para o Estudo de Impacto Dynamics Gota de fluidos não-newtonianos

O protocolo para fabricação e operação de dispositivos de desumidificação em campo (Field-DW) é descrito, bem como os estudos preliminares dos efeitos dos campos elétricos no conteúdo das gotículas.

Aproveitando-se de Redução Interação gota-superfície para otimizar o transporte de Bioanalytes em microfluídica Digital

Dois dispositivos experimentais para examinar o impacto do jato de líquido em uma superfície móvel de alta velocidade são descritos: um dispositivo de canhão de ar e um dispositivo de disco giratório. Os aparelhos são usados para determinar as abordagens ideais para a aplicação do modificador de atrito líquido (LFM) em trilhos para controle de atrito no topo do trilho.

Visualização de alta velocidade líquido Jet impactação sobre uma superfície móvel

Aqui, demonstramos um método de produção simples para microgotículas de água em óleo (A/S) monodispersas e controláveis por tamanho usando um dispositivo microfluídico centrífugo baseado em capilares. Este método requer apenas um pequeno volume de amostra e permite uma produção de alto rendimento. Esperamos que este método seja útil para análises bioquímicas e celulares rápidas.

Dispositivo micro centrífuga baseada capilar para a Formação tamanho controlável de Monodisperse microgotas

É apresentado um método analógico experimentalmente acessível para estudar processos hidrodinâmicos moleculares em fluidos densos. A técnica utiliza Velocimetria por imagem de pilhas de grão vibratório, alto-restituição e permite a observação direta, macroscópica dos processos dinâmicos conhecidos e prevê-se que existem em fortemente interagindo, alta densidade de gases e líquidos.

Uma técnica macroscópica analógica para estudar processos hidrodinâmicos Molecular em densas Gases e líquidos

São apresentados dois métodos diferentes para caracterizar o movimento de partículas incipiente de uma única pérola como uma função da geometria de cama de sedimentos de laminar para fluxo turbulento.

Visualmente, com base em caracterização do movimento de partículas incipiente em substratos Regular: de Laminar para turbulentas condições

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.

Impactos das esferas em queda livre em um Pool profundo líquido com condições de superfície alterado fluido e pêndulo

O protocolo tem como objetivo investigar a interação entre gotículas e substratos superhidrofóbicos no ar. Isso inclui calibrar o sistema de medição e medir a força de interação em substratos super hidrofóbicos com diferentes frações de grade.

Medindo a força de interação entre um droplet e um substrato super-hidrofóbico pelo método de alavanca óptica

Este protocolo permite a coleta eficiente de imagens experimentais de alta velocidade de impactos de queda líquida e uma análise rápida desses dados em lotes. Para agilizar esses processos, o método descreve como calibrar e configurar aparelhos, gerar uma estrutura de dados adequada e implantar um script de análise de imagem.

Análise de alto throughput de impactos de gotículas líquidas

Silício policristalino de película fina de células solares em vidro são fabricados pela deposição de boro e fósforo camadas de silício dopado seguido por cristalização passivação defeito, e metalização. Plasmonic luz aprisionamento é introduzido através da formação de nanopartículas de Ag na superfície da célula de silício tapado com um reflector difusa resultando em ~ reforço fotocorrente 45%.

Silício policristalino de película fina de células solares com plasmonic avançada Luz-caça com armadilhas

Aprenda a estudar a dinâmica de impacto de gotas em filmes líquidos finos usando imagem de alta velocidade. Este protocolo permite investigar fenômenos de curta escala de tempo e interações entre ondas e gotas.

Controle de filme para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquido fluindo fino

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