Développement d'une installation expérimentale pour la mesure du coefficient de restitution sous vide Conditions

1Industrial Process Engineering, University of Technology of Compiègne, 2Institute for Particle Technology, Technische Universität Braunschweig
Published 3/29/2016
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Engineering

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Summary

Le coefficient de restitution est un paramètre qui décrit la perte d'énergie cinétique en cas de collision. Ici, une configuration en chute libre dans des conditions de vide est conçu pour être en mesure de déterminer le coefficient de paramètre de restitution pour les particules dans la gamme micromètre avec des vitesses d'impact élevées.

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Drücker, S., Krautstrunk, I., Paulick, M., Saleh, K., Morgeneyer, M., Kwade, A. Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions. J. Vis. Exp. (109), e53299, doi:10.3791/53299 (2016).

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Abstract

La méthode des éléments discrets est utilisé pour la simulation des systèmes de particules pour décrire et analyser, de prévoir et ensuite optimiser leur comportement pour les étapes individuelles d'un processus ou même tout un processus. Pour la simulation avec des contacts se produisent entre particules et des particules de parois, la valeur du coefficient de restitution est nécessaire. Il peut être déterminé expérimentalement. Le coefficient de restitution dépend de plusieurs paramètres tels que la vitesse d'impact. Surtout pour les particules fines de la vitesse d'impact dépend de la pression de l'air et à la pression atmosphérique de grandes vitesses d'impact ne peut pas être atteint. Pour cela, un nouveau dispositif expérimental pour les tests de chute libre dans des conditions de vide est développé. Le coefficient de restitution est déterminée par la vitesse d'impact et de rebond qui sont détectées par une caméra à grande vitesse. Pour ne pas gêner la vue, la chambre à vide est réalisé en verre. Aussi un nouveau mécanisme de libération de laisser tomber une seule particule sous videconditions est construit. A cause de cela, toutes les propriétés de la particule peut être caractérisée au préalable.

Introduction

Poudres et granulés sont partout autour de nous. Une vie sans eux est impossible dans les sociétés modernes. Ils apparaissent dans les aliments et les boissons que les céréales ou même de la farine, le sucre, le café et le cacao. Ils sont nécessaires pour les objets utilisés quotidiennement comme le toner pour imprimante laser. Aussi l'industrie plastique est pas imaginable sans eux, car le plastique est transporté sous forme granulaire avant qu'il ne soit fondu et donné une nouvelle forme. Après Ennis et al. 1 au moins 40% de la valeur ajoutée à l'indice des États-Unis d'Amérique de prix à la consommation par l'industrie chimique (agriculture, l' alimentation, les produits pharmaceutiques, les minéraux, les munitions) est reliée à la technologie des particules. 2 Nedderman même indiqué qu'environ 50% ( en poids) des produits et au moins 75% des matières premières sont des solides granuleuses dans l'industrie chimique. Il a également déclaré qu'il se produit de nombreux problèmes concernant le stockage et le transport des matériaux granulaires. L'un d'entre eux est que, pendant le transport et handling de nombreuses collisions ont lieu. Pour analyser, décrire et prédire le comportement d'un système de particules, méthode des éléments discrets (DEM) simulations peuvent être effectuées. Pour ces simulations connaissance du comportement de collision du système de particules est nécessaire. Le paramètre qui décrit ce comportement dans les simulations DEM est le coefficient de restitution (COR) qui doit être déterminée dans des expériences.

Le CdR est un nombre qui caractérise la perte d'énergie cinétique lors de l'impact , comme décrit par Seifried et al. , 3. Ils ont expliqué que cela est causé par des déformations plastiques, la propagation des ondes et des phénomènes viscoélastiques. Thornton et Ning 4 ont également mentionné que peu d' énergie pourrait être dissipée par le travail en raison de l' interface d' adhérence. Le Comité des régions dépend de la vitesse d'impact, le comportement des matériaux, la taille des particules, la forme, la rugosité, la teneur en humidité, des propriétés d'adhérence et de la température comme indiqué dans Antonyuk et al. 5. Pour un completelchoc élastique y toute l'énergie absorbée est retourné après la collision de telle sorte que la vitesse relative entre les partenaires de contact est égale avant et après l'impact. Cela conduit à un COR de e = 1. Lors d' un choc parfaitement plastique toute l'énergie cinétique initiale est absorbée et les partenaires de contact coller ensemble qui conduit à un COR de e = 0. En outre, Güttler et al. 6 a expliqué qu'il ya deux types de collisions. D'une part, il y a la collision entre deux sphères qui est également connu comme le contact particule-particule. D'autre part, il y a la collision entre une sphère et une plaque qui est aussi appelé le contact particule-paroi. Avec les données du COR et d' autres propriétés du matériau comme coefficient de frottement, de densité, de rapport et de module de cisaillement des simulations DEM de Poisson peuvent être effectués pour déterminer les vitesses post-collisionnels et les orientations des particules comme expliqué par Bharadwaj et al. 7. Comme shown dans Antonyuk et al 5. Le Comité des régions peut être calculé avec le rapport de la vitesse de rebond à l' impact de vitesse.

Par conséquent, une installation expérimentale pour des essais de chute libre pour examiner le contact des particules paroi de particules ayant un diamètre de 0,1 mm à 4 mm, a été construit. L'avantage des expériences de chute libre par rapport aux expériences accélérées comme dans Fu et al. 8 et Sommerfeld et Huber 9 est que la rotation pourrait être éliminée. Par conséquent, le transfert de l'énergie cinétique de rotation et de translation qui influence le COR peut être évité. Particules asphériques doivent être marqués comme dans Foerster et al. , 10 ou Lorenz et al. 11 de prendre en compte la rotation. Comme le COR est fonction de la vitesse d'impact, les vitesses d'impact dans les expériences doivent correspondre à ceux dans les processus de transport et de manutention réels. Dans les expériences de chute libre sous pression atmosphérique, la vitesse d'impact est limitépar la force de traînée, ayant une influence croissante pour une taille de particules diminue. Pour pallier cet inconvénient, le dispositif expérimental fonctionne dans des conditions de vide. Un deuxième défi consiste à déposer une seule particule depuis lors, il est possible de caractériser toutes les propriétés qui influent sur le COR à l'avance, pour la rugosité de la surface de l'instance et l'adhérence. Avec cette connaissance, le COR peut être déterminée en fonction des propriétés de la particule. Pour cela, un nouveau mécanisme de libération a été développé. Un autre problème est les forces adhésives des poudres avec un diamètre inférieur à 400 um. Par conséquent, un environnement à température ambiante et à sec est nécessaire pour surmonter l'adhérence.

Le montage expérimental est constitué de plusieurs parties. Une vue extérieure du dispositif expérimental actuel est représenté sur la figure 1. Tout d' abord, il y a la chambre à vide qui est fabriqué à partir de verre. Elle se compose d'une partie inférieure (cylindre), un couvercle supérieur, une bague d'étanchéité et un manchon pour connecter leles pièces. La partie inférieure présente deux ouvertures pour une connexion avec la pompe à vide et le manomètre à vide. Le capot supérieur comporte quatre ouvertures. Deux d'entre eux sont nécessaires pour que les baguettes du mécanisme de libération décrit ci-dessous et également deux qui peuvent être utilisés pour d'autres améliorations de l'expérience. Toutes ces ouvertures peuvent être fermées avec des bagues d'étanchéité et les bouchons à vis quand on travaille dans des conditions de vide.

Par ailleurs, un nouveau mécanisme de libération a été mis au point car l'utilisation d'une buse à vide comme dans beaucoup d' autres expériences documentées dans la littérature (par exemple Förster et al. , 10, Lorenz et al. , 11, Fu et al. , 12 ou Wong et al. 13) est pas possible dans un environnement sous vide. Le mécanisme est réalisé par une chambre cylindrique avec un trou de forage conique qui est maintenue par une plaque. Ceci est lié à un bâton qui correspond à l'une des bagues d'étanchéité du couvercle supérieur de la chambre à vide et assure le réglage d'une variable hauteur initiale pour les expériences de chute libre. Une échelle est attirée sur le bâton pour mesurer la hauteur. La fermeture de la chambre de particules est mis en œuvre par une pointe conique d'une pipette qui est à nouveau reliée à un bâton. Le nouveau mécanisme de libération peut être vu dans la figure 2 et fonctionne comme décrit ici: dans l'état initial de la pointe de la pipette est poussé vers le bas de telle sorte que la circonférence de la pointe touche le bord du trou de forage de la chambre. La chambre est fermée par la pointe de la pipette de sorte qu'il n'y a pas d'espace pour une particule de quitter la chambre à travers le trou. Pour libérer la particule, le bâton est tiré vers le haut très lentement en même temps que la pointe est connecté. Comme le diamètre de la pointe se réduit un écart entre sa circonférence et le bord du trou de forage se pose à travers laquelle la particule peut sortir de la chambre. Bien que l'on pourrait attendre d'une rotation de la particule avec le mécanisme de libération nouvellement développé que la particule pourrait 'roll' de la chambre, un comportement différent apparaît dans les expériences. La figure 3 montre l'impact d'une particule sphérique de 50 trames avant 50 images après l'impact par pas de 25 trames. De la forme de la particule sans rotation est visible avant l'impact (1-3), alors que par la suite il tourne évidemment (4-5). Par conséquent, la libération non-rotation se déroule selon ce mécanisme de libération.

Une autre composante du dispositif expérimental est le socle. En fait, il existe trois types différents de embases constituées de matériaux différents. L'un est réalisé en acier inoxydable, un deuxième et un troisième aluminium de chlorure de polyvinyle (PVC). Ces embases représentent des matériaux fréquemment utilisés dans le génie des procédés, par exemple dans les réacteurs et les tubes.

Pour déterminer l'impact et le rebond des vitesses, une caméra à grande vitesse avec 10.000 fps et une résolution de 528 x 396 pixels est utilisé. Cette configuration est choisie comme il y a toujoursune image près de l'impact ainsi que la résolution est encore satisfaisante. L'appareil photo est connecté à un écran qui montre les vidéos dans l'instant où ils sont enregistrés. Cela est nécessaire, parce que la caméra à haute vitesse ne peut enregistrer une quantité limitée d'images et écrase le début de la vidéo lorsque ce montant est dépassé. En outre, une forte source de lumière pour l'éclairage du champ visuel de la caméra à grande vitesse est nécessaire. Pour l'éclairage uniforme une feuille de papier de dessin technique est collée sur la face arrière de la chambre à vide qui se propage la lumière.

Enfin, une pompe rotative à palettes à deux étages est utilisé pour établir un vide de 0,1 mbar et une mesure de jauge de vide du vide pour garantir des conditions ambiantes constantes.

Pour les perles de verre de travail ici présentés avec différents diamètres de particules (0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4, 0.700, 1.588, 2.381, 2.780, 3.680 et 4.000 mm) sont utilisés. Les perles sont faites de chaux sodéeverre et sont sphériques avec une surface plutôt lisse.

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Protocol

1. Des expériences avec des particules plus grossières ou égale à 700 um

  1. Préparation de l'installation expérimentale
    1. Retirer le manchon et soulevez le capot supérieur de la chambre à vide. Placer la plaque de base constituée du matériau de paroi souhaitée dans la chambre à vide. Tournez la partie inférieure du côté de la chambre à vide pour glisser dans la plaque avec soin par les mains.
    2. Placer exactement une des particules à examiner avec des pincettes dans le centre de la plaque de base. Ensuite ajuster la hauteur de l'appareil avec un pied de telle sorte que la plaque de base se trouve dans le quart inférieur du champ visuel et de se concentrer sur la particule.
    3. Retirer la particule en utilisant une pince à épiler.
  2. Procédure expérimentale
    1. Ajuster la hauteur de la chambre de particules d'une manière telle que la vitesse d'impact souhaitée de la particule est atteinte. Utiliser l'échelle sur le manche attaché à la plaque de retenue comme un indicateur de la hauteur. Fermer la chambre de particules avecla pointe de la pipette en le poussant vers le bas de telle sorte que la circonférence de la pipette touche le bord du trou de forage de la chambre. Ouvrez le manchon et soulevez le capot supérieur de la chambre à vide.
    2. Mettez une seule sphère dans la chambre de particules avec des pincettes. La sphère peut être solide ou liquide-rempli (comme dans Louge et al. , 14), en fonction de ce type de particules doivent être analysés. Cependant, dans ce travail seulement des particules solides sont examinées. Placez le couvercle sur la partie inférieure de la chambre à vide (cylindre) et connecter le capot supérieur et la partie inférieure de la chambre à vide avec le manchon.
    3. Évacuer la chambre avec la pompe à vide jusqu'à un niveau de 0,1 mbar (ou toute autre valeur de consigne) soit atteinte. Mesurer la pression d'un manomètre à vide. Fermez la vanne sur le côté de la chambre à vide et arrêter la pompe à vide. Porter des lunettes de sécurité quand on travaille dans des conditions de vide.
    4. Appliquer un taux de 10.000 fps et d'ajuster les réglages de l'appareil (position / zoom) pour obtenir une résolution de 528 x 396 pixels. Commencez l'enregistrement de la caméra à haute vitesse et ouvrir le trou de la chambre de particules pour libérer la particule. Simultanément tirer et tourner le bâton attaché à la pointe de la pipette pour éviter les problèmes de stick-slip raison de la forte friction entre bâton et bague d'étanchéité.
    5. Arrêtez l'enregistrement de l'appareil photo directement après l'impact, car seule une quantité limitée d'images peuvent être enregistrées et les premières sont écrasées lorsque cette limite est dépassée. Couper le film autour de l'instant de l'impact sur l'écran et l'enregistrer sur la carte mémoire.
    6. Répétez l'expérience dix fois pour obtenir des résultats statistiquement significatifs. Les résultats sont statistiquement significatifs si, après dix répétitions, la valeur moyenne ne modifie pas plus (cela peut être différent pour d'autres matériaux en fonction de l'homogénéité de l'échantillon ou d'autres formes de particules).
  3. Procédure d'évaluation
    1. Calibrer le logiciel avec le savoirn la taille d'une particule ou d'un autre objet en utilisant une image de la vidéo faite à l'étape 1.2.4 pour obtenir une conversion entre les pixels et les distances. Utilisez le diamètre horizontal comme il ne soit pas floue en raison du mouvement de la particule.
      1. Comptez le nombre de pixels du diamètre horizontal, puis diviser la distance connue par le nombre de pixels pour obtenir le facteur de conversion «distance par pixel. Une image du processus d'étalonnage est illustré à la figure 4.
    2. Définir un point de référence de mouvement sur ​​le dessus de la sphère de dix images avant et un cadre avant l'impact pour calculer la vitesse d'impact. La figure 5 présente les deux points de mouvement de référence. Avec le facteur de conversion de l'étape 1.3.1, utilisez le nombre de pixels entre les deux points pour obtenir la distance parcourue. Diviser la distance par le temps écoulé (produit du nombre de trames et pas de temps) afin d'obtenir la vitesse d'impact.
    3. Définir un point de référenceun mouvement sur la partie supérieure de la sphère et une trame après dix trames après l'impact pour calculer la vitesse de rebond. Déterminer la vitesse de rebond analogue à l'étape 1.3.2.
    4. Calculer le COR comme le rapport de la vitesse de rebond à la vitesse d'impact.
    5. Répétez les étapes 1.3.1-1.3.4 pour l'évaluation de toutes les vidéos de test de chute enregistrées.

2. Des expériences avec des Poudres Finer ou égale à 400 um

  1. Préparation de l'installation expérimentale
    1. Retirer le manchon et soulevez le capot supérieur de la chambre à vide. Placer la plaque de base constituée du matériau de paroi souhaitée dans la chambre à vide. Tournez la partie inférieure du côté de la chambre à vide pour glisser dans la plaque avec soin par les mains.
    2. Placer un objet de référence appropriée telle qu'une particule ayant une taille connue dans le centre de la plaque de base avec des pincettes. Ensuite ajuster la hauteur de l'appareil avec un pied de telle sorte que la plaque de base se trouve dans le quart inférieur dele champ visuel et de se concentrer l'objet de référence.
    3. Enregistrez une courte vidéo de l'objet de référence quand il est couché sur la plaque de base avec exactement les mêmes paramètres que dans les expériences suivantes.
    4. Retirez l'objet de référence en utilisant une pince à épiler.
  2. Procédure expérimentale
    1. Ajuster la hauteur de la chambre de particules d'une manière telle que la vitesse d'impact souhaitée de la particule est atteinte. Utiliser l'échelle sur le manche attaché à la plaque de retenue comme un indicateur de la hauteur. Fermez la chambre de particules avec la pointe de la pipette en le poussant vers le bas de telle sorte que la circonférence de la pipette touche le bord du trou de forage de la chambre. Ouvrez le manchon et soulevez le capot supérieur de la chambre à vide.
    2. Mettre 50 à 100 sphères dans la chambre de particules. Pour guider les sphères dans la chambre de particules, les déposer d'abord sur une feuille de papier pliée. Utilisez le papier plié comme une rainure pour glisser les particules dans la chambre. Placer le couvercle sur le til partie inférieure de la chambre à vide (cylindre) et connecter le capot supérieur et la partie inférieure de la chambre à vide avec le manchon.
    3. Évacuer la chambre avec la pompe à vide jusqu'à un niveau de 0,1 mbar (ou toute autre valeur de consigne) soit atteinte. Mesurer la pression d'un manomètre à vide. Fermez la vanne sur le côté de la chambre à vide et arrêter la pompe à vide. Porter des lunettes de sécurité quand on travaille dans des conditions de vide.
    4. Commencez l'enregistrement de la caméra à haute vitesse avec 10.000 fps et une résolution de 528 x 396 pixels et d'ouvrir le trou de la chambre de particules pour libérer les particules. Simultanément tirer et tourner le bâton attaché à la pointe de la pipette pour éviter les problèmes de stick-slip en raison de la forte friction entre bâton et bague d'étanchéité. Tirer très lentement pour éviter que toutes les particules tombent dans le même temps.
    5. Arrêtez l'enregistrement de la caméra 5-6 secondes après l'impact de la première particule, car seule une quantité limitée d'images peut être enregistré et le sapinles st sont écrasées lorsque cette limite est dépassée. Couper le film à l'écran de telle sorte qu'au moins 10 impacts clairement ciblés de particules sont visibles et l'enregistrer sur la carte mémoire.
  3. Procédure d'évaluation
    1. Calibrer le logiciel avec la taille connue de l'objet de référence de la vidéo de l'étape 2.1.3 pour obtenir une conversion entre les pixels et les distances. Comptez le nombre de pixels de la taille de l'objet de référence, puis diviser la distance connue par le nombre de pixels pour obtenir le facteur de conversion «distance par pixel.
    2. Définir un point de mouvement de référence sur le dessus de la première sphère clairement axé sur la vidéo de dix images avant et un cadre avant l'impact pour calculer la vitesse d'impact. Calculer la vitesse d'impact de façon analogue à l'étape 1.3.2 en même temps que le facteur de conversion de l'étape 2.3.1.
    3. Définir un point de mouvement de référence sur le dessus de la première sphère clairement ciblé un cadre après dix cadres After l'impact pour calculer la vitesse de rebond. Calculer la vitesse de rebond analogue à l'étape 2.3.2.
    4. Calculer le COR comme le rapport de la vitesse de rebond à la vitesse d'impact.
    5. Répétez les étapes 2.3.2-2.3.3 pour l'évaluation des impacts des neuf autres sphères clairement ciblées.

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Representative Results

Pour les particules de verre d'analyse d'un diamètre de 100 um à 4,0 mm ont été éliminées à partir d'une hauteur initiale de 200 mm sur un socle en acier inoxydable avec une épaisseur de 20 mm.

La figure 6 montre les valeurs moyennes ainsi que les valeurs maximales et minimales pour le CDR en fonction de la taille des particules de pression et de dépression atmosphérique. La valeur moyenne de la CDR se trouve être à peu près e = 0,9 pour des particules supérieures ou égales à 700 um indépendante de la pression d'air.

Pour des particules ayant un diamètre inférieur à 400 um , le CdR reste à peu près constant avec une valeur de e = 0,9 dans des conditions de vide. Sous la pression atmosphérique du COR diminue avec la diminution du diamètre des particules. Une raison à cela pourrait être que l'air en face de la particule est comprimé pendant la chute libre whrésultats ich en nature d'un coussin qui amortit la collision, absorbe l'énergie cinétique et en raison de cela conduit à un COR inférieur. Dans les deux cas, les écarts sont plus élevés que pour les particules grossières. Une explication à cela pourrait être que les particules fines avaient seulement la taille de quelques pixels dans les vidéos. Par conséquent, l'erreur due au choix des pixels dans une image floue est intense.

Les résultats pour la vitesse d'impact en fonction de la taille des particules de la pression atmosphérique et le vide sont présentés dans la figure 7. Pour la vitesse d'impact des valeurs moyennes, le maximum et le minimum sont représentés. La valeur moyenne de la vitesse d'impact est évaluée à environ v i = 2 ms -1 pour les particules supérieures à 700 um , indépendamment de la pression d'air. Une exception apparaît un diamètre de particule de 700 um, où la vitesse d'impact est sensiblement plus faible dans des conditions de vide etmême un peu plus sous pression atmosphérique. Pour un diamètre de particule de la diminution d'une vitesse d'impact en diminuant la pression atmosphérique était attendue. Contrairement à ce que la vitesse d'impact doit rester la même dans des conditions de vide. Avoir un examen plus attentif de la méthode d'évaluation, on peut voir que, pour les particules ayant un diamètre de 700 um pour l'étalonnage de la conversion entre les pixels et les distances est différente de celle pour les particules grossières. Le rapport de pixels par millimètre est significativement plus élevée qui conduit à des vitesses plus faibles. Une raison pour l'étalonnage fausse peut-être que l'appareil photo ne parvient pas à reconnaître correctement la forme des particules plus fines. En utilisant le même étalonnage normalisée pour les particules plus grossières les vitesses d'impact sont encore à peu près dans la même plage et les valeurs aberrantes peuvent être éliminés.

Pour les poudres ayant un diamètre inférieur à 400 um Les diminutions de la vitesse d'impactde manière significative avec un diamètre de particule décroissante, sous la pression atmosphérique. L'équilibre de la force de frottement de l'air et la force de gravité, ainsi que la vitesse de décantation est atteinte plus tôt pour des particules plus fines. Contrairement à ce que la vitesse d'impact, dans des conditions de vide est à peu près constante aussi pour les poudres. Ceci prouve la théorie d'un accélérateur de particules à l'infini, quand il n'y a pas d'air qui peut se traduire par une force de traînée et de ce fait l'équilibre des forces ne soit jamais atteinte. Elle montre aussi la nécessité de conditions de vide et donc le mécanisme de libération nouvellement mis au point pour atteindre des vitesses d'impact élevées avec des particules fines. Dans ces expériences, seulement une légère diminution de la vitesse d'impact est reconnaissable qui peut être expliquée par le fait que seul un vide de 0,1 mbar est atteinte qui ne soit pas un vide parfait. Les écarts beaucoup plus élevés pour des particules ayant un diamètre moyen de 0,113 mm se produisent à l'influence de l'erreur due au choix des pixels dans un blimage urred est plus élevé pour des vitesses plus faibles.

Figure 1
Figure 1. Vue extérieure de la chambre à vide. Cette figure montre la chambre à vide du côté. On peut voir la partie inférieure de ses deux ouvertures pour une liaison avec la pompe à vide et le manomètre à vide. De plus, le couvercle supérieur avec quatre ouvertures avec des bagues d'étanchéité et les bouchons à vis sont visibles. La bague d'étanchéité est entre la partie inférieure et la partie supérieure. Le manchon a été retiré dans cette image. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2. mécanisme de sortie avec la chambre de particules et pointe d'une pipette. Cette figure décrit la nouvelle dmécanisme de libération eveloped pour des expériences de vide. Tout d'abord, la plaque de maintien de la chambre cylindrique avec un trou de forage conique peut être vu. En outre, les deux bâtons pour le réglage d'une hauteur initiale variable et la connexion à la pointe conique d'une pipette sont présentés. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3
Figure 3. La libération non-rotation. Cette figure montre une série d'images d'une particule asphérique de 50 (1) et 25 images (2) avant l'impact, ainsi que sur l'impact (3) et à 25 (4) et 50 (5) cadres après l'impact. La forme identique de la particule jusqu'à l'impact révèle la libération non-rotation. S'il vous plaît click ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4. Calibrage du logiciel. Cette figure montre une particule d'une vidéo d'une expérience de chute libre enregistrée. La ligne rouge représente la taille de la particule et embrasse le nombre de pixels nécessaires pour le calcul du facteur de conversion. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5
Figure 5. Point de mouvement de référence. Ce chiffre présente une particule dans une vidéo d'une expérience de chute libre enregistrée. Les deux croix rouges illustrent les deux points de mouvement sur le dessus de la sphère dans le cadre respectif de référence: la sur le haute à dix images avant l'impact et l'inférieur à une trame avant l'impact. La distance entre les deux points est utilisé pour calculer la vitesse de la particule d'impact. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 6
La Figure 6. Influence de la taille des particules et de la pression d'air sur le COR. Cette figure montre les valeurs moyennes ainsi que les valeurs maximales et minimales avec les barres d'erreur pour le CDR en fonction de la taille des particules. Les diamants bleus représentent les résultats pour les expériences sous pression atmosphérique alors que les cercles orange indiquent les résultats pour des expériences dans des conditions de vide. Des particules de verre ont été abandonnées sur un socle en acier inoxydable d'une hauteur initiale de 200 mm. Chaque point de données représente la valeur moyenne des dix repetitions de l'expérience. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 7
Figure 7. Influence de la taille des particules et la pression d'air sur la vitesse d'impact. Cette figure montre les valeurs moyennes de la vitesse d'impact en fonction de la taille des particules. De plus, les valeurs maximales et minimales représentées par les barres d'erreurs sont présentées. Les diamants bleus remplis montrent les résultats pour les expériences sous pression atmosphérique alors que les cercles orange remplis affichent des résultats pour des expériences dans des conditions de vide. Le diamant vide et le cercle vide illustrent les valeurs aberrantes en raison de problèmes d'étalonnage. Dans les expériences, les particules de verre ont été déposées sur une plaque de base en acier inoxydable d'une hauteur initiale de 200 mm. Chaque point de données représente la valeur moyennede dix répétitions de l'expérience. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 8
Figure 8. L'avenir de l' installation expérimentale. Cette figure représente la future installation expérimentale afin de minimiser l'instabilité de la chambre de particules lors de la libération. La configuration automatisée avec le bâton guidé par des douilles, ainsi que le fil pour la connexion du bâton au moteur par deux poulies est représenté. Aussi l'image est affichée. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
High-speed camera Olympus i-SPEED 3 Olympus High-speed camera to capture the particle impact
Screen Olympus i-SPEED CDU Olympus Screen to work with the high-speed camera
Light source Olympus ILP-2 Olympus Light source necessary for taking videos at high frame rates
Vacuum pump Alcatel Pascale 2005 D Alcatel Vacuum pump to generate the vacuum during the experiments
Vacuum gauge Alcatel CFA 212 Alcatel Vacuum gauge to measure the vacuum level
i-SPEED Software Suite (Control version) Olympus Software to evaluate the videos
Glass beads Sigmund Lindner GmbH SiLibeads Type P (0.700, 1.588, 2.381, 2.780, 3.680, 4.000 mm)
SiLibeads Type S (0.1-0.2, 0.2-0.3, 0.3-0.4 mm)
http://www.sigmund-lindner.com (see supplier's website for more information about the glass properties)
Safety goggles

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References

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