1. 气体喷射测试部分的制作 (见示意图和照片, 图 2)

1. 在一个高大的, 扁平的塑料容器底部钻一个洞。通过这个洞安装一个穿过墙的舱壁。安装一个约3.2 毫米管压缩连接在舱壁配件出口减少配件。这将是气泡/液滴注入端口。
2. 在压缩连接中插入短长度 (约1厘米) 的3.2 毫米直径的软橡胶帘线, 并拧紧接头螺母。使用缝纫针, 通过橡胶绳刺穿一个细孔。这将是向流体容器中注入气泡/液滴的阀门。
3. 将甘油填充到25厘米的容器中, 将甘油慢慢地倒入容器壁上, 以帮助减少容器中的气泡夹带。等待〜2小时, 让更大的气泡从容器中上升。
4. 在面向容器的三脚架上安装摄像机, 并在视图中使用液体的上半部分。在容器的另一侧安装一个明亮的光, 面对相机 (背光)。在灯和容器之间插入一张漫射片, 以确保照明均匀。

2. 执行实验

1. 将已知大小的标尺或平面对象插入到甘油容器中, 在注入端口上方, 面向照相机。记录对象的简短视频。这将为从 px 的气泡大小和 px 的^-1中的上升速度分别映射到 m 和 m s^-1。
2. 使用注射器与薄针 (例如, 20 测量)。通过橡胶阀向液体注入不同尺寸的气泡。使用相机记录的气泡上升通过液体的视频。
3. 混合油基食品着色与大豆植物油 (或其他低粘度植物油)。使用注射器, 注入不同大小的彩色油滴到甘油容器中。记录的水滴上升的视频。

3. 分析

1. 使用诸如 VLC 媒体播放器这样的软件, 从标尺的视频中导出图像快照 (步骤 2.1)。在图像编辑软件中测量设备的已知长度的像素距离。然后, 可以将长度缩放系数确定为, 其中L_m是在米中对象的物理长度, l_px是图像中的对象长度 (以像素为单位)。
2. 对于每个气泡或液滴上升速度视频, 从气泡/液滴进入和退出相机视图窗口时提取图像快照。测量图像编辑软件中的气泡/液滴 (水平) 直径 (D_px)。测量平均上升速度 (U_px) 作为气泡/液滴鼻位置的差异, 除以初始和最终图像快照之间的经过视频时间。将这些像素值转换为物理值, 如: D = sD_px和U = sU_px。
3. 评估气泡和液滴雷诺数 () 和阻力系数 (Eqn 2).绘制这些值并与 Eqn 3 的理论结果进行比较。室温下的流体特性 (°) 是:
   ·甘油: ρ_f = 1300 公斤 m^-3, µ_f = 3.7 公斤 m^-1 s^-1
   · Air: ρ_b = 1.19 公斤 m^-3
   ·豆油: ρ_b = 920 公斤 m^-3

图 2: (a) 示意图和 (b) 实验设施的照片.