Name: visually based characterization of the incipient particle motion in regular substrates: from laminar to turbulent conditions
Uploaded: 2018-02-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions at JoVE.com

Yazarlar için değerli tavsiyeler için bilinmeyen hakemler ve Sukyung Choi, Byeongwoo Ko ve Baekkyoung Shin deneyler kadar kurulmasında işbirliği için müteşekkiriz. Bu eser 2017 yılında beyin Busan 21 proje tarafından desteklenmiştir.

1. yeni başlayan parçacık çekimde sürünen akış sınırı.
Not: Bu belirli bir uygulama için değiştirilmiş bir dönme rheometer ölçümleri yapılmaktadır.
<ol><li>Rheometer hazırlanıyor.
	<ol>
<li>Hava ikmal rheometer için hava yatakları zarar görmesini önlemek için bağlayın. Sistem yaklaşık 5 'er bardan oluşan bir basınç elde kadar yanı sıra hava filtreleri Vanayı aç.</li>
		<li>Sıvı sirkülatörün ölçüm plaka bağlayın. Peltier öğes...

Biz yeni başlayan parçacık hareket tortu yatak geometri bir fonksiyonu olarak karakterize için iki farklı deneysel yöntem mevcut. Bu amaçla, biz düzenli olarak böyle bir şekilde geometrik parametre tek bir geometriye kolaylaştırır bir üçgen veya ikinci dereceden simetri göre düzenlenmiş küreler monolayer kullanın. Sürünen akış sınırı içinde Laminer kesme akışı olduğu gibi önceki çalışmalar39,40,41</...

Yeni başlayan parçacık hareket çok çeşitli endüstriyel ve doğal süreçleri ile karşılaştı. Çevre örnekler tortu ilk işlem 1,2,3nehir ve okyanus, yatak erozyon veya kumul oluşumu diğerleri arasında taşıma. Pnömatik4taşıma, kirleticiler kaldırılması veya yüzeyler5,6 / Temizleme parçacık hareket başlangıcı içeren tipik endüstriyel uygulamalar vardır.
Uygulama geniş yelpazesi nedeniyle, parçacık hareket başlangıcı kapsamlı çoğunlukla çalkantılı koşullar7,8,9,10,11altında bir yüzyıl içinde çalışılmıştır, 12,13,14,15. Birçok deneysel yaklaşımlar hareket başlangıcı için eşik belirlemek için uygulandı. Çalışmalar parçacık Reynolds sayı13,16,17,18,19,20, göreli akış düşeydeki konumları gibi parametreleri içerir 21 , 22 , 23 , 24 veya açısını olarak geometrik faktörler16,18,25, akışı26,27,28,29maruz güvenmek, göreli tahıl çıkıntı29 veya streamwise yatak eğimi30.
Çalkantılı koşullar da dahil olmak üzere eşik için geçerli verileri genel olarak12,31 dağılmış ve sonuçları genellikle tutarsız24gibi. Bu denetleme veya çalkantılı koşulları13,14altında akış parametrelerinin belirlenmesi, çoğunlukla doğal karmaşıklığını kaynaklanmaktadır. Ayrıca, tortu hareket için eşik kuvvetle hareket, Yani sürgülü, çalışırken veya kaldırma17 ve ölçüt yeni başlayan hareket31karakterize etmek için moduna bağlıdır. İkinci bir erodible tortu yatakta belirsiz olabilir.
Son on yılda yeni başlayan parçacık hareket Laminer akımları32,33,34,35,36,37, deneysel araştırmacılar inceledik 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44yatak ile etkileşim uzunluğu ölçekler geniş yelpazede nerede,45kaçınılmalıdır. Sedimantasyon ima birçok pratik senaryo parçacıklar oldukça küçüktür ve parçacık Reynolds sayısı yaklaşık 5'ten daha düşük kalır46. Öte yandan, Laminer akımları türbülanslı akış42,47gibi dalgalanmalar ve dunes geometrik desenler oluşturmak edebiliyoruz. Her iki rejimleri düşünürler analojiler önemli anlayış parçacık taşıma için daha iyi--dan bir elde edilebilir böylece temel fizik47 deneysel sistem48kontrollü yansıtacak şekilde gösterilmiştir.
Doymuş koşullar elde edildi kadar birörnek boyutlu boncuk, sözde yatak kaplama, taneli bir yatak yerel düzenlenmesi hareket başlangıcı için eşik ilerici bir artış içinde sonuçlandı Charru vd. Laminer akış içinde fark 32. edebiyat, ancak, düzensiz görücü usulü tortu yataklarda bağlı olarak deneysel set-up36,44doymuş koşullar için farklı eşikler ortaya koymaktadır. Bu saçılma yönünü, çıkıntı düzeyi ve kompakt çökeller gibi kontrol eden parçacık parametreleri zorluk nedeniyle olabilir.
Bu el yazması ana tek küre yeni başlayan hareket yatay tortu yatağın geometrik özellikleri bir fonksiyonu olarak karakterize etmek nasıl ayrıntılı bir şekilde tanımlamak için hedeftir. Bu amaçla, biz monolayers sabit boncuk düzenli olarak üçgen veya ikinci dereceden yapılandırmaları göre düzenlenmiş oluşan düzenli geometrileri, kullanın. Kullandığımız normal yüzeylerde benzer uygulamalarda gibi şablon derlemenin mikrosıvısal deneyleri49, kendinden montajlı microdevices sınırlı yapısal geometrileri50 veya içsel parçacıkların parçacık kaynaklı bulunur mikro51taşıma. Daha da önemlisi, düzenli yüzeylerde kullanarak bize yerel geometri ve yönlendirme etkisini vurgulamak için ve herhangi bir dubiety mahalle rolü hakkında önlemek için izin verir.
Laminar akış kritik kalkanlar sayısı sadece substrat küreler arasında ve böylece boncuk maruz akışı38Tarih aralığı bağlı olarak % 50 oranında artış gözlendi. Benzer şekilde, kritik kalkanlar numarasını bulduk bağlı olarak yüzey akış yönü38yönünü ikinin katları kadar tarafından değiştirilmiş. Onlar üç parçacık çapı41yakın olsaydı hareketsiz komşular yalnızca mobil boncuk başlangıcı etkiler fark ettik. Deney bulgular tarafından tetiklenen, biz son zamanlarda sürünen akış sınırı40yılında kritik kalkanlar sayısı tahmin titiz analitik modeli sundu. Modeli son derece gizli boncuk maruz hareket başlangıcı kapsar.
Bu el yazması bölümünün ilk Reynolds sayısı, Re * kesme, önceki çalışmalarda kullanılan deneysel işlemin açıklaması ile ilgilenir, 1'den daha düşük. Laminar akış paralel bir yapılandırma ile dönüş rheometer ile indüklenen. Bu düşük Reynolds sayı sınırı, parçacık herhangi bir hız dalgalanması20 yaşamaya olmaması ve sistem parçacık viskoz alt katmanı içinde nerede sular altında sözde hidrolik pürüzsüz akışı eşleştirir.
Laminar akış yeni başlayan hareket kurulduktan sonra türbülans rolünün daha net hale gelebilir. Bu fikir tarafından motive, biz roman deneysel bir işlem Protokolü'nün ikinci bölümünde tanıtmak. Bir Göttingen düşük hızlı Rüzgar tüneli numarasını bir geniş aralığı, Re hidrolik geçiş akış ve çalkantılı rejimi de dahil olmak üzere * olarak belirlenebilir kritik kalkanlar açık jet test bölümü ile kullanarak. Deneysel sonuçlar nasıl kuvvetler ve tork bir parçacık bağlı olarak substrat geometri türbülanslı akış nedeniyle hareket hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. Ayrıca, bu sonuçlar bir kriter olarak, yüksek Re * daha gelişmiş modeller için laminar akış, son eser yarı olasılıkçı modelleri52 beslemek için veya son sayısal modeller53doğrulamak için kullanılmıştır benzer bir şekilde kullanılabilir. Biz, Re * 150 40 arasında değişen temsilcisi bazı uygulama örnekleri mevcut.
Yeni başlayan ölçütü sonraki ilk denge pozisyonundan parçacık tek hareket olarak kurulur. Görüntü işleme hareket, Yani başlangıcı modu belirlemek için kullanılan haddeleme, sürgülü,39,41kaldırma. Bu amaca yönelik el ile işaretlenen mobil küreler dönüş açısını algılanır. Algoritma işaretleri konumunu izler ve küre merkezi ile karşılaştırır. Deneyler ön bir dizi kritik kalkanlar numarası bağımsız set-up ve göreli akış düşeydeki konumları sonlu boyutu etkileri kalır netleştirmek için her iki deneysel set-up yapılmıştır. Deneysel yöntemleri böylece kritik kalkanlar numarayı ötesinde Re * ve tortu yatağın geometrik özellikleri bağımlı başka bir parametre dışlamak için tasarlanmıştır. Re * farklı sıvı-parçacık bileşimlerini kullanarak zengindir. Kritik kalkanlar sayısı mezar derecesi bir fonksiyonu olarak karakterize <img alt="Equation 01" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq001.jpg"> </img>, Martino ve ark. tarafından tanımlı 37 olarak <img alt="Equation 02" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq002.jpg"> nerede <img alt="Equation 03" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq003.jpg"> yaslanmak, hangi hareket kritik açı oluşur54, Yani açısıdır ve <img alt="Equation 04" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq004.jpg"> etkili bir şekilde akışına maruz kesit alanı arasındaki oran olarak tanımlanan etkilenme derecesi Mobil boncuk toplam kesit alanı için.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1093">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">MCR 302 Rotational Rheometer</td>
			<td style="width:255px;">Antoon Par</td>
			<td style="width:471px;">Induction of shear laminar flow</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Measuring Plate PP25</td>
			<td style="width:255px;">Antoon Par</td>
			<td>Induction of shear laminar flow</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Peltier System P-PTD 200</td>
			<td style="width:255px;">Antoon Par</td>
			<td>Keep temperature of silicon oils constant in the system at laminar flow</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">Silicone oils with viscosities of approx. 10 and 100 mPas</td>
			<td style="width:255px;">Basildon Chemicals</td>
			<td>Fluid used to induced the shear in the particles</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Soda-lime glass beads of (405.9 &#177; 8.7) &#956;m</td>
			<td style="width:255px;">The Technical Glass Company</td>
			<td>Construction of the regular substrates for laminar flow conditions</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">Opto Zoom 70 Module 0.3x-2.2x</td>
			<td style="width:255px;">WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">2 x TV-Tube 1.0x, D=35 mm, L=146.5 mm</td>
			<td style="width:255px;">WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">UI-1220SE CMOS Camera</td>
			<td style="width:255px;">IDS Imaging Development Systems GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">UI-3590CP CMOS Camera</td>
			<td style="width:255px;">IDS Imaging Development Systems GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Volpi IntraLED 3 - LED light source&#160;</td>
			<td style="width:255px;">Volpi USA</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Active light guide diameter 5mm</td>
			<td style="width:255px;">Volpi USA</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">300 Watt Xenon Arc Lamp</td>
			<td style="width:255px;">Newport Corporation</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">Wind-tunnel with open jet test section, G&#246;ttingen type&#160;</td>
			<td style="width:255px;">Tintschl BioEnergie und Str&#246;mungstechnik AG</td>
			<td>Induction of turbulent flow</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Glass spheres of (2.00 &#177; 0.10) mm</td>
			<td style="width:255px;">Gloches South Korea</td>
			<td>Construction of the regular substrates for turbulent flow conditions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Alumina spheres of (5.00 &#177; 0.25) mm</td>
			<td style="width:255px;">Gloches South Korea</td>
			<td>Targeted bead for experiments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">CTA Anemometer DISA 55M01</td>
			<td style="width:255px;">Disa Elektronik A/S&#160;</td>
			<td>Measurement of&#160; flow velocity in the wind tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Miniaure Wire Probe Type 55P15</td>
			<td style="width:255px;">Dantec Dynamics</td>
			<td>Measurement of&#160; flow velocity in the wind tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">HMO2022 Digital Oscilloscope, 2 Analogue. Ch., 200MHz</td>
			<td style="width:255px;">Rohde &#38; Schwarz</td>
			<td>Measurement of&#160; flow velocity in the wind tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Phantom Miro eX1 High-speed Camera</td>
			<td style="width:255px;">Vision Research IncVis</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Canon ef 180mm f/3.5 l usm macro lens</td>
			<td style="width:255px;">Canon</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Table LED Lamp</td>
			<td style="width:255px;">Gloches South Korea</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visually based characterization of the incipient particle motion in regular substrates: from laminar to turbulent conditions

Laminer yatağından türbülanslı akış koşulları için geometrik özellikleri bir fonksiyonu olarak parçacık hareket eşik belirlemek için iki farklı deneysel yöntem sunulmaktadır. Bu amaca yönelik tek bir boncuk yeni başlayan hareket düzenli olarak üçgen ve ikinci dereceden simetri düzenlenir sabit küreler Tekdüzen boyutta monolayer oluşur normal yüzeyler üzerinde incelenmiştir. Eşik kritik kalkanlar sayısı ile karakterizedir. Hareket başlangıcı için kriter ilk denge yerine uzaklığı için komşu bir olarak tanımlanır. Deplasman ve hareket modu bir görüntüleme sistemi ile tanımlanır. Laminar akış döngüsel bir rheometer kullanarak bir paralel disk yapılandırması ile indüklenen. Yamultma Reynolds sayısı 1 kalır. Türbülanslı akış düşük hızlı Rüzgar tüneli açık jet test bölümü ile indüklenen olduğu. Hava hızı ile bir frekans dönüştürücü üfleyici fan üzerinde düzenlenir. Hız profili sıcak film anemometre bağlı bir sıcak tel sondası ile ölçülür. Yamultma Reynolds sayısı 40 ve 150 arasında değişmektedir. Logaritmik hız ve Rotta tarafından sunulan değiştirilmiş duvar hukuku kesme hızı deneysel verilerden anlaması için kullanılır. Mobil boncuk kısmen türbülanslı akış sözde hidrolik geçiş akış rejimi içinde maruz özel ilgi ikincisidir. Yamultma stres hareket başlangıcında tahmin edilmektedir. Yaslanmak açısını ve akış yamultmak için boncuk pozlama güçlü etkisini gösteren bazı açıklayıcı sonuçları her iki rejimleri içinde temsil edilir.

Resim 1 sürünen akış sınırı, Bölüm 1 iletişim kuralının kritik kalkanlar sayısında karakterize etmek için kullanılan deneysel set-up bir kroki temsil eder (bir) . Ölçümler güncellenmiştir döngüsel bir rheometer belirli bir uygulama için yapılmaktadır. 70 mm çapında şeffaf pleksiglas plaka dikkatle paralel bir tabak çapı 25 mm tespit edildi. Atalet ölçüm sistemi bu nedenle önce ölçüm yeniden. 176 mm çapı...

Watch this Scientific Journal Video about Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions at JoVE.com

Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions

Yeni başlayan parçacık hareket tek bir boncuk tortu yatak geometriye Laminer türbülanslı akış için bir fonksiyonu olarak karakterize için iki farklı yöntem sunulmaktadır.

Görsel olarak bağlı normal yüzeylerde yeni başlayan parçacık çekimde karakterizasyonu: çalkantılı koşullarına Laminer üzerinden

Two different experimental methods for determining the threshold of particle motion as a function of geometrical properties of the bed from laminar to ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Equilibrium of a Particle

Application of Newton's Laws of Motion

SCIENTISTS IN ACTION

Echo Particle Image Velocimetry

Parçacık Hızı Echo

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Optik Doyurulabilen Geçişler aracılığıyla Desenlendirme - İmalat ve Karakterizasyonu

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterizasyonu için Elektron Channeling Kontrast Görüntüleme

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Multi-parçacık Phonon Confinement Modeli ile Raman Spektroskopisi kullanarak nano-kristal Boyut Dağılımı Karakterizasyonu

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Vakum Koşullarında Restitüsyon katsayısı ölçümü için bir deneysel Kur Geliştirilmesi

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

Fare Embriyonik From The Heart Epikardiyal Hücrelerinin Vitro Kültür

During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium ...

In Situ Visualization of the Phase Behavior of Oil Samples Under Refinery Process Conditions

In Situ Visualization of the Phase Behavior of Oil Samples Under Refinery Process Conditions

Rafineri Süreci Koşullarında Petrol Örneklerinin Faz Davranışının Yerinde Görselleştirme

To help address production issues in refineries caused by the fouling of process units and lines, we have developed a setup as well as a method to ...

Effective Analysis of Human Exposure Conditions with Body-worn Dosimeters in the 2.4 GHz Band

Söz konusu Dosimeters 2,4 GHz bant ile insan maruz kalma koşullardan etkili analizi

A well-defined experimental procedure is put forward to evaluate maximum exposure conditions in a worst-case scenario whilst avoiding the uncertainties ...

The Diffusion of Passive Tracers in Laminar Shear Flow

Laminer kesme akışı pasif izleyiciler Difüzyon

A simple method to experimentally observe and measure the dispersion of a passive tracer in a laminar fluid flow is described. The method consists of ...