Name: Фильм управления для изучения взносов волн капелька влияние динамики на тонких течет жидкость фильмы (Видео) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Узнайте метод изучения динамики ударов капель на тонких плёнках жидкости с учётом волновых эффектов. Протокол позволяет детально анализировать быстрые процессы взаимодействия капель с поверхностными волнами.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Эта работа был организован Фондом развития технологии нефти (PTDF, Нигерия) и инженерных и физическим научным исследованиям Совета, Великобритания, через программы грантов Мемфис (номер гранта EP/K003976/1). Авторы также признательны плодотворные обсуждения с д-ром Zhizhao Che.

1. экспериментальные буровой установки
Примечание: Смотрите Рисунок 1.
<ol><li>
Падение блок фильмов
	<ol>
<li>Начните с очистки поверхности субстрата (стекло) с чистой, мягкой тканью. Убедитесь, что грязь не привязана к его поверхности, которая изменит свойства жидкости.</li>
		<li>Установите желаемый угол pivot стеклянной подложке. Угол наклона, β для 15˚ использовался в этой работе.</li>
		<li>Включите Электрический насос и обеспечения нормального потока жидкости на поверхности пленки для дальнейшей очистки стеклянной подложке. Для этой работы испытания жидкость была деионизированную воду.</li>
		<li>Убедитесь, что вся поверхность субстрата увлажненная.</li>
		<li>Измерьте скорость потока фильм с помощью расходомера. Для этой работы, скорость потока был различались 1,667 x 10-3 и 10 x 10-3 m/s3с соответствующим пленку числа Рейнольдса Re = ρq/wµ, от 55,5 до 333. w является падение ширина пленки, 0,30 м.</li>
		<li>Постепенно Отрегулируйте вентили на поток соединения для получения желаемого расхода на стеклянной подложке.</li>
		<li>Настройте набор микрометра шаг на входе в фильме соответствующее значение толщины пленки Нуссельта для выбранного потока скорость, чтобы избежать гидравлический прыжок на входе фильм или обратного потока воздуха в камеру распределения.</li>
		<li>Вручную сифон все воздуха в камере распределения для получения единообразного потока вниз по течению на поверхности пленки.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Блок управления фильм
	<ol>
<li>Убедитесь, что функция генератор подключен на электромагнитный клапан через-защелкой ретрансляции через карточку приобретение данных (DAC).</li>
		<li>Переключение на электромагнитный клапан и функции генератора.</li>
		<li>Установите функцию генератора заставляя частоту. В этой работе использовались частоты 2 и 3 Гц.</li>
		<li>Выбор желаемого волны сигнала (синусоиды, Пилообразная волна, квадратные волны и т.д.). В этой работе был использован сигнал синусоидальной волны. Контраст между неконтролируемым фильм и контролируемых фильм Показать рисунок 2A и 2B .</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Капельная система поколения
	<ol>
<li>Прикрепите очистить пластиковые трубы к шприцу, заполненные водой.</li>
		<li>Вставьте шприц в генераторе капелька.</li>
		<li>Аффикс иглой шприца выбранного размера (в зависимости от требуемой капли диаметр) в другой конец пластиковых труб. Диапазон диаметров капелька изучал был между 0,0023 до 0.0044 m.</li>
		<li>Отрегулируйте высоту падения капли на поверхности пленки. В этой работе, высота падения капли варьировала от 0,005 до 0,45 м, давая скорость удара между 0.30 ± 0,02 - 2.96 ± 0,06 м/сек.</li>
		<li>Аналогично установите точки streamwise удара, падения из фильма входе. Это было присвоено 0,3 м в этой работе для обеспечения правильного формата до воздействия волны.</li>
		<li>Установите требуемый расход для шприцевой насос.</li>
		<li>Отрегулировать скорость потока для достижения капелька поколения частота больше, чем длина волны волны, формируется на поверхности пленки; для обеспечения капли последовательно вторгаются в различных регионах, контролируемых фильма. Посмотреть Рисунок 2 c; с расширение сингулярные сигнала в 2D фигура , чтобы показать различия в профиля потока под каждого региона19,20.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Высокоскоростной визуализации установки
	<ol>
<li>Поместите фотокамеру на штатив стенда (или любого другого подходящего механизма).</li>
		<li>Выберите макро-объектив с фокусным расстоянием желаемого и подключите это на камеру.</li>
		<li>Переключитесь на высокоскоростной камеры и обеспечить прямое сосредоточиться на поверхности пленки. Выровняйте камеру на 7 ˚ и 12˚ горизонтальный и вертикальный отклонений соответственно к поверхности пленки. Это дает отличное изображение сбоку воздействие процесса, что приводит к резолюции 67.5 мкм/pixel и 46,6 мкм/пиксель в streamwise и spanwise направлениях, соответственно.</li>
		<li>Отрегулируйте фокус объектива камеры (на крупнейших диафрагмы) с использованием калибровки элемент, помещаемый точно о влиянии капелька пятно.</li>
		<li>Получив пристальное, сокращения диафрагмы, чтобы убедиться, что только небольшое количество света входит в камеру.</li>
		<li>Установите нужную частоту кадров, разрешение и скорость затвора высокоскоростной камеры. Частота кадров 5000 fps, 800 x 600 резолюции, диафрагма размер 1/16, и скорость затвора 1 МКС были использованы в этой работе.</li>
		<li>Место диффузор света перед источника света, как показано в рисунке 1 c, чтобы убедиться, что свет рассеивается равномерно во всем регионе изображений.</li>
		<li>Мощность на источник света для подтверждения равномерное распространение света над районом изображений.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Калибровка
Примечание: Смотрите Рисунок 3.
<ol><li>Положите правителя в направлении потока фильм (именно на месте воздействия) и получить снимки измеренных точек на поверхности пленки.</li>
	<li>Повторите 2.1 но с правителем в spanwise направлении.</li>
	<li>Используйте выше для получения пространственного разрешения на поверхности пленки.</li>
</ol>3. видео-записи и сбора данных
<ol><li>Фильм поток устанавливается на буровой установки, запустите шприцевый насос и наблюдать последствия капает капель на поверхности пленки.</li>
	<li>Запуск функции генератора и наблюдать за производство spatiotemporally регулярных волн на поверхности пленки.</li>
	<li>Убедитесь, что последовательные капли отражаются в различных регионах поверхности контролируемого пленки.</li>
	<li>Наблюдать после срабатывания фрейма номер и установить это примерно половину видео длины адекватно захватить воздействия.</li>
	<li>Мощность источника света и триггер образов после воздействия.</li>
	<li>Выключите источник света после захвата изображения во избежание перегрева жидкой пленки.</li>
	<li>Визуально анализировать полученные снимка на экране компьютера. Проверьте, чтобы увидеть, если влияние произошло на одном из Плоская пленка, капиллярные волны, или волны горб регионов.</li>
	<li>Обрезать видео на части, показывая процесс воздействия и сохранить диапазон кадров в формате видео/изображения.</li>
	<li>Повторите 3,5-3,8 и запись отдельных воздействие на все регионы на поверхности пленки, viz. одиночные горб, капиллярных волн и плоская пленка.</li>
</ol>4. пост-обработки и анализа изображений
<ol><li>Место линейки в поле зрения и расчета пространственного разрешения, подсчитав, сколько пикселей подходят через 1 см. использование калибровки изображения, получить коэффициент масштабирования для изображения измерения измерения.</li>
	<li>Сравните результаты воздействия процесса на различные воздействия регионов от высокоскоростной фотографии. Проверьте, заметные различия.</li>
	<li>С помощью подходящего процедуру обработки изображений MATLAB, измерять характеристики особенностей продукта процесса воздействия: viz. в брызг режиме, измерить Корона высота, диаметр, толщина стенок, наклоните угол, направление Корона облицовки, количество и размер распределение выбрасывается среднего капель.</li>
	<li>Осуществляют аналогичные количественный анализ как 4.3 выше для последствий температура Вебер. Граф Пинч-время спутник падает от времени каркасные изображений и измерить Апекс длину и ширину столбца, образованная в Частичное сращивание перед Пинч офф среднего капель. Измерьте размер выбрасывается среднего капель. Подсчитать количество Каскад в повторный процесс Пинч off.</li>
	<li>Соблюдайте все качественные различия в каждом регионе.</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>

Авторы не имеют ничего объявить.

В этом разделе мы предлагаем несколько советов необходимо убедиться, что качественные результаты получаются из протокола. Во-первых стекло субстрата, на котором должны храниться потоки жидкой пленки, грязи, полностью обеспечить свойств жидкой пленки хранятся бескомпромиссной. Это достижимо путем регулярной очистки (вероятно, с помощью подходящего моющего средства и стерт через лоток, чтобы избежать распада в систему). Аналогичным образом должна существовать регулярные замены весь тест-жидкости после некоторых экспериментальных раундов, чтобы гарантировать точные результаты.
Во-вторых жидкость распределение палата должна быть хорошо ячеистой и также хранится в герметичных обеспечить непопадание жидкой пленки является равномерным. Это может быть сделано путем вручную сифонирования воздуха из коробки распределения перед каждой эксперимент. Использование микрометр шаги на входе в фильме также рекомендуется установить разрыв высота на входе фильм точное толщина предсказывает оценку Нуссельта фильм потока на соответствующее число Рейнольдса. Это позволит предотвратить гидравлический прыжок или обратного потока на входе.
Операция электромагнитный клапан должен также всегда проверены и установлены правильно. Это потому, что соответствующие пульсации потока требуется для обеспечения производства принудительного волн. Это может быть проверена от регулярных щелкая звук электромагнитный клапан, а также воспринимается пульсации вдоль трубы соединения. Расход жидкости в шприцевой насос необходимо также задать тщательно чтобы убедиться, что капли выбрасываются в виде капель, избегая любых предускорение до падения.
Соответствующие калибровочные высокоскоростной камеры должна быть обеспечена для получения очень точные результаты. Размер апертуры должны также быть тщательно подобраны рассматривает такие параметры, как глубина резкости, времени экспозиции и общую яркость изображения. Для запуска во время записи видео камеры пользователи также должны оценить, сколько кадров должны регистрироваться до запуска. Это может варьироваться с частными лицами, в зависимости от времени воздействия падение, следовательно, несколько испытания для практикующих, рекомендуется перед фактических измерений. Аналогично источник света должен быть должным образом организованы и хорошо рассеянный, чтобы свести к минимуму тени на изображении.
Важно принять к сведению и помнить, что основное внимание изучению вклада волн влияние динамики падающих капель, поэтому формирование структур регулярной волны имеет важное значение для изучения физики основной. В сценариях, где наблюдаются волновой структуры для быстрого перехода к трехмерной структуры он сообщил, что угол наклона подложки быть снижение14,19 для облегчения медленнее перехода структур волны .
Одно ограничение техники наблюдается в отсутствие измерительного прибора, указав фактическое Мгновенный фильм толщина по каждому региону воздействия. Это было бы предоставили дополнительные сведения о целом наблюдаемых явлений.
Таким образом процедуры, изложенные в настоящем докладе также может использоваться для изучения простой волновой динамики эволюции, в то время как высокоскоростной обработки изображений системы, описываемой может применяться для многих исследовательских областях с быстрой динамикой такие жидкие капли распада21, 22/coalescence23, гранулированный струй24, и т.д. , где важные явления наблюдаются в микро сроки.

Капелька воздействия является очень распространенным явлением в природе и привлекает внимание от любого любопытно наблюдатель1. Он представляет активную исследовательскую область из-за его многочисленных приложений, включая спрей охлаждения, пожаротушения, струйной печати, спрей покрытие, осаждения припой шишки на печатных плат, проектирование двигателей внутреннего сгорания, Очистка поверхности и клетки печать2. Его применение распространяется также на сельском хозяйстве, например, орошения, орошения и урожая опрыскивание3,4. Новаторская работа восходит к 19-го века, с работой Уортингтон5, в то время как крупные только недавно достигнуты благодаря появлению высокоскоростной обработки изображений6. С тех пор были проведены несколько исследований; использование различных типов воздействия поверхностей, начиная от твердых веществ7,8, мелкие,9 и10,глубоко жидких бассейнов11 тонких пленок12,13.
Однако несмотря на большой объем исследований о воздействии капелька на жидкой поверхности (т.е., мелкие и глубокие бассейны и покоя фильмов), воздействие на течет жидкость пленок не получила столько внимания. Кроме того до сих пор исследования пренебрегали вклад пространственных структур волн капелька влияние динамики.
В настоящем докладе мы представляем подробную экспериментальной процедуры для изучения процесса воздействия капелька на течет фильмов, динамика которого находятся под влиянием входе заставляя расхода жидкости; Ниже мы называем их «контролируемых» фильмов. Мы находим, что они имеют множество приложений в многофазных отраслях (например, в Охлаждающие башни, ректификационные колонны и также в режиме кольцевого потока наблюдается в двухфазных потоков), особенно, как фильм управления стало важным шагом в интенсификация тепло-и массопереноса в многих отраслях процесса14. Заинтересовавшийся читатель называется нашей предыдущей работы15 для более подробной информации о результатах наших исследований по этому вопросу.
Это применение частоты колебаний скорости потока входе приводит к образованию регулярных волн на поверхности пленки. Мы сосредоточены на одиночной волны семья, которая по существу характеризуется широко разделенных узкие пики и предшествует серия передовое капиллярных волн16,17,18. Мы изучить результаты воздействия, связанные с тремя основными частями одиночные волновой структуры: «плоский фильм», «волна горб» и передовое «капиллярные волны» регионы. Мы также наоборот эти результаты, связанные с неконтролируемым течет фильмов. Наши результаты показывают, что стохастический характер появления волны на неконтролируемые фильм заметно влияет на результат удара падения с отдельных регионов контролируемых фильма также показаны новые механизмы, которые мы подробно как качественно и количественно.
В предыдущем бумаги15используя ту же процедуру, мы изучали влияние управления фильм на динамику воздействия капель в режима разбрызгивание. Полученные результаты показали количественные и качественные различия в морфологии короны (высота, диаметр, толщина стенок, угол наклона и направление), а также количество и размер распределение выбрасывается среднего капель.
В настоящем докладе мы описываем разработана установка для понимания важной роли этих пространственных структур в капли влияние динамики, а также настоящей краткой детали наших выводов, не только в режима разбрызгивание, но и для других решений капелька влияние (viz. подпрыгивая, раздвижные, частичной/полной коалесценционные). Следуя стандартным протоколом, описанных ниже, эффект контроля пленки на динамику воздействия капель могут быть изучены в воспроизводимый моды.

<table><tbody><tr><td>Генератор функций</td><td>GW INSTEK</td><td>AFG серии 2005, цифровой. Geo0852266</td><td>Производит различные типы волновых сигналов, начиная от синусоидальных, квадратных до пилообразных волн на разных частотах (0,1 Гц - 5 МГц).</td></tr><tr><td>Шприцевой насос</td><td>Braintree Scientific Inc.</td><td>BS-8000 /225540</td><td></td></tr><tr><td>Электромагнитный клапан</td><td>SMC-VXD</td><td>2142A. 0AE-5001</td><td>Двухпортовое реле серии</td></tr><tr><td></td><td>Takamisara</td><td>A5W-K. 154424C-03L</td><td></td></tr><tr><td>Электрический насос</td><td>Clarke SP</td><td>SPE1200SS 1</td><td></td></tr><tr><td>Расходомер</td><td>RS Компонент</td><td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td><td>Диапазон измерения: 0,2-25 л/мин</td></tr><tr><td>Микрометрический шаг</td><td>RS Компонентная</td><td>микрометрическая головка</td><td>0,01 мм/0 -13 мм</td></tr><tr><td>Высокоскоростная камера</td><td>Olympus</td><td>I-SPEED 3.</td><td>Способен записывать со скоростью до 100 000 кадров в секунду.</td></tr><tr><td>Источник света</td><td>TLC Электроснабжение</td><td>IP54 -черный</td><td>Двойной закрытый галогенный прожектор. Номинальная мощность 500 Вт.</td></tr><tr><td>Рассеиватель света</td><td>OptiGraphix</td><td>DFPMET</td><td>250 &mu; m</td></tr><tr><td>толщина стеклянной подложки</td><td>Instrument Glasses Ltd</td><td>Натриево-известковое флоат-стекло; 570 мм x 300 мм x 4 мм</td><td>Допуск по плоскостности 0,02/0,04.</td></tr><tr><td>Макрообъективы</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 — жидкая</td><td>деионизированная вода из аналитической лаборатории Имперского колледжа.</td><td>Стандартный раствор (AnalaR)</td><td></td></tr></tbody></table>

Фильм управления для изучения взносов волн капелька влияние динамики на тонких течет жидкость фильмы

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

Капелька воздействия является очень распространенным явлением в природе и привлекает внимание его эстетическое очарование и широкого применения. Предыдущие исследования на течет жидкость фильмов пренебрегали вклад пространственных структур волн результатов воздействия, в то время, как это недавно было показано, оказывают значительное влияние на снижение воздействия динамики. В настоящем докладе мы приводим пошаговые процедуры исследовать эффект периодического входе принудительного течет жидкой пленки, ведущие к производству spatiotemporally очередной волны структур на падение влияния динамики. Генератор функций в связи с электромагнитный клапан используется для возбуждения этих структур spatiotemporally очередной волны на поверхности пленки, в то время как влияние динамики единообразного размера капель фиксируются с помощью высокоскоростной камеры. Затем изучаются три отдельных регионов; viz. капиллярные волны региона, предшествующих пик большой волны, плоская пленка региона и региона горб волны. Последствия важных безразмерных количествах, таких как фильм Рейнольдс, падение Вебер и Ohnesorge номера, параметризован фильм скорость потока, скорость падения и падение размер также рассматриваются. Наши результаты показывают интересно, до сих пор неоткрытых динамика, вызванные это применение фильм входе заставляя течет фильма для обоих низкой и высокой инерции капель.

Протокол для изучения вклад волн капелька влияние динамики на течет жидкость фильмов представлена.

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

Этот метод может помочь нам ответить на ключевые вопросы в области текучих жидких пленок, тонких пленок, удара капель. Мы отступим на эволюционную динамику волн. Они распадаются при слиянии капель, а также проникают в защелки. Таким образом, основные преимущества этого метода заключаются в том, что он дает нам возможность очень тщательно изучать явления в коротком временном масштабе. Чтобы начать процедуру, очистите плоскую стеклянную подложку мягкой тканью, чтобы удалить всю грязь и твердые частицы с поверхности подложки. Установите шарнир подложки на нужный угол наклона. Заполните резервуар тестовой жидкостью, например деионизированной водой. Запустите насос жидкости и убедитесь, что жидкость нормально течет по всей поверхности подложки. Проверьте показания расхода на расходомере и постепенно отрегулируйте клапан прямого потока для достижения желаемого расхода. Затем, чтобы избежать гидравлического скачка на входе пленки или плохого потока воздуха в распределительную камеру, отрегулируйте режущий конец распределительной камеры, чтобы установить высоту зазора на головке пленки в соответствии с точным значением толщины пленки для скорости потока. Вручную откачайте воздух из распределительной камеры, чтобы обеспечить нормальный, равномерный поток жидкости по всей подложке. Затем убедитесь, что генератор функций подключен к электромагнитному клапану в тракте потока жидкости через реле без фиксации. Затем включите генератор функций и электромагнитный клапан. Установите генератор функций на нужную частоту воздействия и форму сигнала. Затем наполните шприц нужной тестовой жидкостью, например, деионизированной водой. Подсоедините чистую пластиковую трубку к шприцу и установите шприц в узел капельного генератора. Соедините иглу нужного диаметра с другим концом пластиковой трубки с помощью бумажной ленты. Установите трубку и шприц в сборку. Отрегулируйте положение иглы для достижения желаемой высоты падения и расстояния от точки удара по потоку от входного отверстия пленки. Запустите шприцевой насос и отрегулируйте скорость потока таким образом, чтобы капли воды капали с иглы на пленку без какого-либо заметного предварительного ускорения. Продолжайте регулировать скорость потока, чтобы достичь частоты образования капель, соответствующей длине волн на поверхности пленки, что гарантирует, что капли будут попадать на разные участки пленки. Расположите светорассеиватели перед источниками света и включите свет. Убедитесь, что область изображения равномерно освещена, а затем выключите свет. Затем выключите генератор функций и генератор капель. Установите высокоскоростную камеру на штатив. Установите на камеру макрообъектив, который имеет нужное фокусное расстояние, и включите камеру. Сфокусируйте камеру на поверхности пленки с помощью 7

film-control-to-study-contributions-waves-to-droplet-impact-dynamics

Research

JoVE Journal

Engineering

Инженерия

Влияние Капля неньютоновских жидкостей является сложным процессом, так как различные физические параметры влияют на динамику в течение очень короткого времени (менее одной десятой миллисекунды). Быстрый метод визуализации вводится для того, чтобы охарактеризовать воздействия поведения различных неньютоновских жидкостей.

Быстрый метод визуализации по изучению падения Impact Динамика неньютоновских жидкостей

Описан протокол изготовления и эксплуатации полевых обезвочивающих устройств (Field-DW), а также предварительные исследования влияния электрических полей на содержимое капель.

Использование преимуществ Снижение капель поверхности взаимодействия для оптимизации Перевозка Bioanalytes в Digital Microfluidics

Описаны два экспериментальных устройства для исследования соударения струи жидкости с высокоскоростной движущейся поверхностью: устройство воздушной пушки и устройство вращающегося диска. Приборы используются для определения оптимальных подходов к нанесению жидкостного модификатора трения (ЖМЖ) на рельсовые пути для контроля трения в верхней части рельса.

Визуализация Высокоскоростной струи жидкости столкновение на движущейся поверхности

Здесь мы демонстрируем простой метод производства контролируемых по размеру монодисперсных микрокапель типа «вода в масле» (W/O) с использованием капиллярного центробежного микрофлюидного устройства. Этот метод требует небольшого объема образца и позволяет получить высокопроизводительное производство. Мы ожидаем, что этот метод будет полезен для быстрого биохимического и клеточного анализа.

Капиллярная основе центробежные Микрожидкостных Прибор для размера контролируемым формирования монодисперсных микрокапель

Представлен экспериментально доступных аналоговых метод для изучения молекулярных гидродинамических процессов в густой жидкости. Техника использует Велосиметрия изображение частиц вибрации, высокой реституции зерна свай и позволяет прямой, макроскопической наблюдения динамических процессов, известных и предсказал существование в сильно взаимодействующих, высокая плотность газов и жидкостей.

Аналоговый макроскопических методика для изучения молекулярных гидродинамические процессы в плотных газов и жидкостей

Представлены два различных метода для характеризующие движения зарождающегося частиц один шарик как функция геометрии кровать осадков от ламинарного для турбулентного потока.

Визуально на основе характеристик движения зарождающегося частиц в обычных подложек: от ламинарного турбулентных условиях

Этот протокол демонстрирует основные экспериментальной конфигурации для воды записи экспериментов с свободном падении сферах. Обсуждаются методы для изменения поверхности жидкости с протяженными ткани, подготовка химически не смачивающей сфер и шаги для заставки визуализации и извлечения данных.

Воздействие сфер в свободном падении на глубокий жидкого бассейн с измененной жидкости и ударного элемента состояния поверхности

Протокол направлен на изучение взаимодействия капель и супер-гидрофобных субстратов в воздухе. Это включает в себя калибровку системы измерений и измерение силы взаимодействия на супер-гидрофобных субстратах с различными фракциями сетки.

Измерение силы взаимодействия между каплей и супер-гидрофобным субстратом методом оптического рычага

Этот протокол позволяет эффективно собирать экспериментальные высокоскоростные изображения жидких капель ных и быстрый анализ этих данных в пакетах. Для оптимизации этих процессов метод описывает, как откалибровать и настроить аппарат, создать соответствующую структуру данных и развернуть сценарий анализа изображений.

Высокоэффективный анализ воздействия жидких капель

Поликристаллических кремниевых тонкопленочных солнечных элементов на стекло изготавливается путем осаждения бора и фосфора, легированных слоев кремния следует кристаллизации, пассивация дефектов и металлизации. Плазмонных свет захвата вводится путем формирования наночастиц серебра на поверхности кремния клетки ограничены с рассеянным отражатель в результате чего около 45% фототока аксессуара.

Поликристаллического кремния тонкопленочные солнечные элементы с Плазмонных повышенной световой захвата

Узнайте метод изучения динамики ударов капель на тонких плёнках жидкости с учётом волновых эффектов. Протокол позволяет детально анализировать быстрые процессы взаимодействия капель с поверхностными волнами.

Фильм управления для изучения взносов волн капелька влияние динамики на тонких течет жидкость фильмы

Больше видео