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

Этот протокол демонстрирует эксперименты по впрыску воды в сферы свободного падения. Обсуждаются чередования жидких поверхностей с прорезами тканями, подготовка химического вещества в новых сферах, визуализация брызг и извлечение данных. Эти методы дают представление о фундаментальных исследованиях динамики жидкости, направленных на понимание межконфессиональных взаимодействий между твердыми объектами и жидкостными телами.

Демонстрацией процедуры будут Джошуа Бом и Джереми Стивен, студенты из Альберты. Носите нитриленые перчатки промышленного класса на протяжении всей этой процедуры, чтобы избежать загрязнения воды и ударников кожными маслами. Для начала тщательно очистить прозрачный резервуар с водопроводной водой и моющим средством.

Затем заполните его 32 литров водопроводной воды. Очистите два метрических линейки с 99% изопропилового спирта и дайте им высохнуть в течение одной минуты. Гора один правитель перед танком с основанием просто касаясь воды.

Исправьте вторую линейку вертикально под водой. Затем закрепните навесную платформу над баком, чтобы платформа была в той же глубине плоскости, что и вышеупомяпняя водная линейка по отношению к передней части бака. Отрегулируйте платформу до максимальной желаемой высоты падения, затем пристепите мульти светодиодный свет к артикуляционной руке и распоите свет выше и перед баком, чтобы полностью осветить зону всплеска под платформой.

Установите черный экран в задней части бака, чтобы помочь с всплеском и визуализации полости. Положите чистое масло свободного амортизатора, таких как закрытая губка ячейки в нижней части бака и держать его на месте с чистыми весами. Затем смонтировать высокоскоростную камеру, обращенную к танку в соответствии с поверхностью жидкости.

При желании подключите триггерный переключатель к камере. Подключите камеру к компьютеру и настройте камеру на частоту кадров не менее 1000 кадров в секунду. Выберите нужное разрешение и установите скорость затвора до одного на обрамо другую.

При необходимости установите режим триггера до конца. Затем очистите небольшую мерную ложку и полиоксидные метаноловые сферы с 99%изопропиловым спиртом для удаления кожных масел и других загрязнений. Разрешить сферы и совок высохнуть в течение одной минуты.

Преформ тест испытаний и настроить положение камеры, фокус, и разрешение для достижения оптимального качества визуализации для события всплеска. Затем получить сферы с мерной ложкой и очистить сферы и совок с изопропиловым спиртом. Когда готовы начать эксперимент начать съемку танка.

Поднимите шарнирную платформу на место и отдохните чистой сухой сферой на платформе. Отпустите основание платформы, чтобы сбросить сферу в бак. Затем прекратите съемку, сохраните видеофейс и обрежьте видео, чтобы показать только событие всплеска.

Когда готовы приступить к следующему тесту получить сферу с совок. Очистите сферу изопропиловым спиртом и дайте ей высохнуть в течение одной минуты, прежде чем повторить тест. Когда эксперимент закончен пустой бак и дайте ему высохнуть.

Для подготовки прокарных тканей для теста отделить желаемые ткани на квадратные или круглые plies и использовать Vernier calipers для измерения сжатой толщины сухой ткани. При настройке эксперимента установить вторую высокоскоростную камеру над баком, чтобы обеспечить сверху вниз вид сферы воздействия ткани. Подключите горизонтальные выходы камеры к накладным терминалам ввода камеры с помощью кабелей BNC.

Подключите триггерный переключатель к горизонтальной камере. Затем используйте кабели Ethernet для подключения обеих камер к автономному маршрутизатору, подключенного к компьютеру камеры. Сосредоточьтесь и настройте обе камеры, как обычно.

При готовности к предварительной форме эксперимента осторожно отоймите сухую ткань на поверхности жидкости в баке. Убедитесь, что ткань не начинает тонуть до начала судебного разбирательства. Используйте чистую, свободную от масла мерную ложку, чтобы распоидать ткань под навесной платформой.

Используйте триггерный переключатель, чтобы начать одновременно снимать зону всплеска с обеих камер перед настройкой столкновения. Удалите ткань сразу после столкновения. Если фрагменты ткани при ударе и царапины не могут быть вручную собраны пустыми и очистить бак после каждого испытания, чтобы убедиться, что вся ткань удаляется.

Для начала подготовки химически гидрофобных сфер помещается полиоксидная ментоловая сфера в акриловый держатель. Позиционирование сфер для поверхностного покрытия является наиболее сложным аспектом этого протокола. Позиционирование контролируется слой пальто акриловые листы, которые имеют отверстия немного шире, чем сферы.

Распылите сферу гидрофобным базовым покрытием на глубине от 15 до 30 сантиметров, не замачивая поверхность сферы. Затем распылите сферу гидрофобным верхним слоем на глубине от 15 до 30 сантиметров, не замачивая поверхность, и дайте ей высохнуть в течение одной-двух минут. Нанесите еще два или три верхних покрытия таким же образом.

Дайте сфере высохнуть в течение 30 минут для легкого использования или около 12 часов для полного использования. При предварительной форме воздействия испытаний пусть сфера полностью высохнуть после каждого испытания, а затем полоскания его с изопропиловым спиртом. Гидрофобное покрытие будет деградировать примерно после 20 испытаний.

Для повторного использования этой сферы удалить покрытие с 99%isopropyl алкоголя и повторно базы и верхней пальто, как описано ранее. Для начала анализа импорт высокоскоростного видео всплеска события в программное обеспечение видео-анализа. Используйте инструменты масштабирования, чтобы установить значение масштабирования в сантиметрах на основе видимой области линейки.

Заранее через видео, чтобы найти подходящий кадр, показывающий всплеск корону восхождения и захвата воздуха. Измерьте высоту коронки всплеска, ширину полости и глубину полости. Используйте инструмент измерения угла для определения угла разделения.

Далее в видео, чтобы найти подходящий кадр, показывающий Уортингтон Jet формирования и измерения высоты Worthington Jet. Наконец, используйте функцию автоматического отслеживания для извлечения временного положения и даты скорости для ударного. Если отслеживание прерывается, используйте ручное отслеживание до тех пор, пока автоматическое отслеживание не возобновится.

Здесь эта процедура была использована для оценки влияния ткани на брызги от вертикальных ударов. Высота всплеска с одним плюхом была усилена относительно высоты всплеска без ткани. Высота всплеска с двумя plies был примерно эквивалентен высоте всплеска без ткани.

Брызги были сильно затухает с тремя и четырьмя plies. Минимальные различия наблюдались по номерам Вебера для глубины полости, высоты почвы всплеска и ширины полости от сфер, повлияющих на один слой ткани. Вертикальные положения сфер отслеживались под водой, что позволяло заслеить большее снижение подводной скорости с каждым добавленным курсом ткани.

Следователи должны уделять пристальное внимание поддержанию санитарно-экспериментальных условий в ходе эксперимента, чтобы получить последовательные и достоверные результаты. Этот метод не ограничивается материалами, представленными здесь, и может быть использован с материалами аналогичной функциональности и возможностей. С введением повышенного резервуара, такого как сиринг, эта процедура может быть ускорена для исследования вертикального воздействия жидких капель на твердые или жидкие поверхности.

Этот протокол также может быть предварительно подготовлен в более широком масштабе для общих скоростей большего воздействия и увеличения диапазона беза измерений параметров, которые все идет хорошо для военно-морских и промышленных приложений.