Düşen küreler değişmiş sıvı ve Impactor yüzey koşulları ile derin sıvı bir havuzu üzerinde etkileri

Bu protokol serbest düşme küreleri ile su enjekte deneyleri göstermektedir. Sıvı yüzeylerin nüfuzlu kumaşlarla değişimi, yeni ortaya çıkan kürelerde kimyasalın hazırlanması, sıçrama görselleştirmesi ve veri çıkarma konuları tartışılmıştır. Bu teknikler, katı cisimler ve akışkan cisimler arasındaki yüzlerarası etkileşimleri anlamaya yönelik temel akışkandin dinamiği araştırmalarına ışık verir.

Prosedürü gösteren Joshua Bom ve Jeremy Stephen, Alberta lisans öğrencileri olacaktır. Su ve etki edicilerin cilt yağlarıyla kirlenmesini önlemek için bu işlem boyunca endüstriyel sınıf nitril eldivenler takın. Musluk suyu ve deterjan ile iyice temiz şeffaf tank başlamak için.

Sonra musluk suyu 32 litre ile doldurun. İki metrik cetveli %99 isopropil alkolle temizleyin ve bir dakika kurutun. Tankın ön yüzüne bakan bir cetvel ilerler ve taban suya dokunur.

İkinci cetveli su altında dikey olarak düzeltin. Daha sonra tankın üzerine menteşeli bir platform sabitleyin, böylece platform tankın ön kısmıyla ilgili olarak yukarıdaki su cetveliyle aynı derinlik düzleminde olacak. Platformu istenilen maksimum düşme yüksekliğine ayarlayın ve birden fazla LED ışığını eklemli bir kola takın ve platformun altındaki sıçrama bölgesini tam olarak aydınlatmak için ışığı tankın üstünde ve önünde yerleştirin.

Sıçrama ve boşluk görselleştirme ile yardımcı olmak için tankın arkasına siyah bir ekran ayarlayın. Tankın altına kapalı hücreli sünger gibi temiz bir yağ içermeyen amortisör yerleştirin ve temiz ağırlıklarla yerinde tutun. Daha sonra, sıvının yüzeyi doğrultusunda tanka bakan yüksek hızlı bir kamera yerleştirin.

İstenirseniz kameraya bir tetik anahtarı bağlayın. Kamerayı bir bilgisayara bağlayın ve kamerayı saniyede en az 1.000 kare kare hız için yapılandırın. İstediğin çözünürlüğü seçin ve deklanşör hızını karesaniyede birolarak ayarlayın.

Varsa tetikleme modunu Bitişe ayarlayın. Daha sonra, cilt yağları ve diğer kirleticileri kaldırmak için% 99 izopropil alkol ile küçük bir kepçe ve polioksit metanol küreler temizleyin. Küreler ve kepçe bir dakika kurumasını bekleyin.

Preform test denemeleri ve sıçrama olay için en iyi görselleştirme kalitesini elde etmek için kamera konumu, odak ve çözünürlük ayarlayın. Sonra bir kepçe ile küreler almak ve küreler temiz ve izopropil alkol ile kepçe. Deneye başlamaya hazır olduğunda tankı çekmeye başlayın.

Menteşe platformını yerine kaldırın ve platformüzerinde temiz bir kuru küre dinlendirin. Küreyi tanka düşürmek için platformun tabanını serbest bırakın. Ardından çekimi durdurun, video dosyasını kaydedin ve videoyu yalnızca sıçrama olayını göstermek için kırpın.

Bir sonraki teste geçmeye hazır olduğunuzda kepçe ile küreyi alın. Küreyi izopropil alkolle temizleyin ve testi tekrarlamadan önce bir dakika kurutun. Deney bittiğinde tankı boşaltın ve kurumasına izin verin.

Test için geçirilebilir kumaşlar hazırlamak için istenilen kumaşları kare veya yuvarlak plies içine ayırın ve kuru kumaş sıkıştırılmış kalınlığıölçmek için Vernier kaliperler kullanın. Deneyi kurarken, kumaşı etkileyen kürenin yukarıdan aşağıya görünümünü sağlamak için tankın üzerine ikinci bir yüksek hızlı kamera yerleştirin. Yatay kamera çıkışlarını BNC kabloları ile havai kamera giriş terminallerine bağlayın.

Tetik anahtarını yatay kameraya bağlayın. Ardından, her iki kamerayı da kamera bilgisayarına bağlı çevrimdışı bir yönlendiriciye bağlamak için Ethernet kablolarını kullanın. Odak ve her zamanki gibi her iki kamera yapılandırmak.

Deneyi reforma hazır olduğunuzda kuru kumaşı tanktaki sıvının yüzeyinde nazikçe dinlendirin. Deneme başlamadan önce kumaşın batmaya başlamamasını sağlamak. Menteşeli platformun altına kumaş konumlandırmak için temiz, yağsız kepçe kullanın.

Çarpışmayı ayarlamadan önce sıçrama bölgesini her iki kamerayla aynı anda çekmeye başlamak için tetik düğmesini kullanın. Çarpışmadan hemen sonra kumaşı çıkarın. Eğer kumaş parçaları darbe ve sıyrıklar elle boş toplanamazsa ve tüm kumaş kaldırılır emin olmak için her denemeden sonra tankı temizleyin.

Kimyasal hidrofobik küreler bir akrilik tutucu içine bir polioksit mentol küre sığdırmak hazırlanmasına başlamak için. Bir yüzey kaplaması için konumlandırma küreleri bu protokolün en zor yönüdür. Konumlandırma, kürelerden biraz daha geniş delikleri olan katman kat akrilik levhalarla kontrol edilir.

Kürenin yüzeyini ıslatmadan küreyi yaklaşık 15 ila 30 santimetre uzaklıktan hidrofobik bir taban kat ile püskürtün. Daha sonra, yüzeyi ıslatmadan yaklaşık 15 ila 30 santimetre uzaklıktan hidrofobik üst kat ile küre sprey ve bir ila iki dakika kurumasını bekleyin. Aynı şekilde iki veya üç üst kaplama daha uygulayın.

Kürenin hafif kullanım için 30 dakika veya tam kullanım için yaklaşık 12 saat kurumasına izin verin. Darbe testlerinin önceden şekillendirildiğinde kürenin her denemeden sonra tamamen kurumasına izin verilir ve isopropil alkolle durulanır. Hidrofobik kaplama yaklaşık 20 denemeden sonra bozulacak.

Bu küreyi yeniden kullanmak için kaplamayı %99 izopropil alkolle çıkarın ve daha önce açıklandığı gibi taban ve üst katları yeniden uygulayın. Analize başlamak için bir video analiz yazılımıiçine sıçrama olay yüksek hızlı bir video almak. Ölçekleme değerini cetvelin görünür alanına göre santimetre olarak ayarlamak için ölçekleme araçlarını kullanın.

Sıçrama taç yükselişi ve hava tuzak gösteren uygun bir çerçeve bulmak için video ile ilerleyin. Sıçrama taç yüksekliğini, boşluk genişliğini ve kavite derinliğini ölçün. Ayırma açısını belirlemek için açı ölçüm aracını kullanın.

Worthington Jet oluşumunu gösteren uygun bir çerçeve bulmak ve Worthington Jet yüksekliğini ölçmek için videoda daha da ilerleyin. Son olarak, impactor için zamansal pozisyon ve hız tarihini ayıklamak için otomatik izleme özelliğini kullanın. Otomatik izleme devam edene kadar izleme kesintiye uğrarsa manuel izleme kullanın.

Burada bu prosedür dikey darbeler sıçraması üzerinde kumaş etkilerini değerlendirmek için kullanılmıştır. Bir kat ile sıçrama yüksekliği kumaş olmadan sıçrama yüksekliğine göre yükseltildi. İki plies ile sıçrama yüksekliği kabaca kumaş olmadan sıçrama yüksekliği eşdeğerdi.

Sıçrama ağır üç ve dört kat ile zayıflatılmış oldu. Tek bir kumaş katını etkileyen kürelerden kavite derinliği, sıçrama zemin yüksekliği ve boşluk genişliği için Weber sayıları arasında minimal varyasyon gözlenmiştir. Küreler dikey pozisyonlar kumaş her eklenen kat ile sualtı hızında daha fazla düşüşler gözlem sağlayan sualtı altında izlendi.

Araştırmacılar tutarlı ve geçerli sonuçlar elde etmek için deney sırasında sıhhi deneysel koşulların bakımı için keskin dikkat etmelidir. Bu teknik burada sunulan malzemelerle sınırlı değildir ve benzer işlevve yeteneklere sahip malzemelerle üstlenilebilir. Bir zil gibi yüksek bir rezervuar getirilmesi ile, bu prosedür katı veya sıvı yüzeyler üzerine sıvı damlacıkların dikey etkileri nin araştırılması için yükseltilebilir.

Bu protokol aynı zamanda genel olarak daha büyük darbe hızları ve bir deniz ve endüstriyel uygulamalar için iyi gider boyutsuz parametrelerin bir artış aralığı için daha büyük bir ölçekte önceden oluşturulabilir.