Name: film control to study contributions of waves to droplet impact dynamics on thin flowing liquid films
Uploaded: 2018-08-18T13:00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films at JoVE.com

עבודה זו התקיים בחסות נפט טכנולוגיית פיתוח הקרן (PTDF, ניגריה) ואת הנדסה המועצה למחקר מדעי, בריטניה, בממפיס גרנט תוכנית (גרנט מספר EP/K003976/1). המחברים גם מעריך דיונים פוריים עם ד ר Zhizhao צ'ה.

1. ניסיוני מעטה ההתקנה
הערה: ראה איור 1.
<ol><li>
היחידה בסרט נופלים
	<ol>
<li>התחל על-ידי ניקוי פני השטח המצע (זכוכית) עם מטלית נקייה רכה. ודא שאין לכלוך היא דבקה פני השטח שלו, אשר תתאים את המאפיינים נוזלי.</li>
		<li>הגדר ציר המצע זכוכית זווית הנטייה הרצוי. זווית הנטייה, β, של 15˚ נעשה שימוש בעבודה זו.</li>
		<li>. הפעילי את משאבה חשמלית ולהבטיח על זרימת הנוזל נורמלי על פני קולנוע לנקות יותר את המצע זכוכית. לעבודה זו, הנוזל המבחן היה מים יונים.</li>
		<li>ודא השטח כולו של המצע wetted.</li>
		<li>למדוד את קצב הזרימה של הסרט באמצעות מד זרימה. לעבודה זו, קצב הזרימה היו מגוונים בין 1.667 x 10-3 10 x 10-3 מ'3/s עם הסרט המתאים מספר ריינולדס, Re = ρq/wµ, הנע בין 55.5 333. ואט הוא רוחב הסרט נופל, 0.30 מ'.</li>
		<li>בהדרגה להתאים את השסתומים על הקשר זרימה כדי לקבל קצב הזרימה הרצויה על המצע זכוכית.</li>
		<li>התאם את קבוצת צעד מיקרומטר לים הסרט הרוכש עובי הסרט Nusselt המתאימים עבור קצב הזרימה שבחרת, כדי למנוע קפיצה הידראולי הים סרט או זרם של אחורי של אוויר לתוך החדר הפצה.</li>
		<li>באופן ידני לשאוב אוויר בבית הבליעה הפצה כדי לקבל זרימה אחידה במורד הנהר על פני קולנוע.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
יחידת בקרה הסרט
	<ol>
<li>ודא כי מחולל מחובר את ברז חשמלי דרך העברת שאינם latching באמצעות כרטיס רכישה נתונים (DAC).</li>
		<li>. הפעילי את הברז והן את מחולל אותות</li>
		<li>הגדר את מחולל כפייה התדר הרצוי. בעבודה זאת, שימשו תדרים של 2 ו- 3 הרץ.</li>
		<li>בחר את האות הרצוי גל (גל סינוס, גל sawtooth, גל מרובע, וכו '). בעבודה זאת, שימש אות גל סינוס. איור 2A ו- 2B להראות את הניגוד בין סרט בלתי מבוקרת וסרט מבוקרת.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מערכת ייצור רביב
	<ol>
<li>לצרף את צינורות פלסטיק נקי מזרק מלא מים.</li>
		<li>הכנס את המזרק הגנרטור droplet.</li>
		<li>מוספית מחט מזרק של גודל שבחרת (בהתאם לקוטר הרצוי droplet) לקצה השני צינורות פלסטיק. הטווח קוטר droplet למד היה בין 0.0023 ל 0.0044 מ'.</li>
		<li>להתאים את גובה הנפילה הירידה מעל פני השטח הסרט. בעבודה זו, גובה הנפילה של הטיפה היו מגוונים מ- 0.005 עד 0.45 מטר, נותן מהירות ההשפעה בין 0.30 ± 0.02 - 2.96 ± 0.06 m/s.</li>
		<li>באופן דומה, להגדיר את נקודת הפגיעה streamwise את הירידה לים הסרט. זה הוגדר 0.3 m בעבודה זו כדי להבטיח הגלים בנוי היטב לפני הפגיעה.</li>
		<li>הגדרת קצב הזרימה הרצויה עבור משאבת מזרק.</li>
		<li>להתאים את קצב הזרימה כדי להשיג את תדירות יצירת droplet גדול יותר מאורך הגל של הגלים שנוצרו על גבי הסרט; כדי להבטיח טיפות מההווה במרוכז על אזורים שונים של הסרט מבוקרת. ראה איור 2C; עם הגדלה של גל יחיד ב איור דו-ממדי כדי להראות את שוני בפרופיל זרימה מתחת19,20בכל אזור.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הגדרת הדמיה במהירות גבוהה
	<ol>
<li>מניחים את המצלמה על דוכן חצובה (או כל הסדר מתאים אחר).</li>
		<li>בחר את עדשת מאקרו עם אורך מוקד הרצוי ולהתחבר זה עם המצלמה.</li>
		<li>. הפעילי את המצלמה במהירות גבוהה ולהבטיח פוקוס ישיר על פני קולנוע. יישר את המצלמה על סטיות אופקיים ואנכיים 7˚ ו- 12˚ בהתאמה אל פני השטח הסרט. זה נותן תמונה מעולה הצדדית של תהליך ההשפעה, וכתוצאה מכך רזולוציה של מיקרומטר 67.5/פיקסל ו- 46.6 מיקרומטר לפיקסל בכיוונים streamwise ו- spanwise, בהתאמה.</li>
		<li>התאם את המוקד של המצלמה-העדשה (ליד הפתח הגדול) באמצעות פריט כיול מוצבת בדיוק על ההשפעה droplet ספוט.</li>
		<li>ברגע מוקד חדה התקבל, להקטין את הצמצם כדי להבטיח שרק כמות קטנה של אור נכנס למצלמה.</li>
		<li>הגדר את קצב המסגרות הרצוי, רזולוציה, ואת מהירות התריס של המצלמה במהירות גבוהה. קצב מסגרות של 5000 fps, 800 x 600 רזולוציה, גודל הצמצם 1/16, מהירות תריס של 1 µs שימשו בעבודה זו.</li>
		<li>מקם את מפזר אור מול מקור האור, כפי שמוצג באיור 1C, כדי להבטיח שהאור בצורה אחידה מפוזרת ברחבי האזור הדמיה.</li>
		<li>כוח על מקור האור כדי לאשר אחיד הפצת האור מעל האזור הדמיה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. כיול
הערה: ראה איור 3.
<ol><li>לשים את סרגל בכיוון זרימת הסרט (בדיוק על הנקודה הפגיעה), להשיג תמונות של נקודות נמדד על פני קולנוע.</li>
	<li>אני חוזר אבל 2.1 עם הסרגל לכיוון spanwise.</li>
	<li>השתמש לעיל כדי להשיג את הפתרונות המרחבי על פני קולנוע.</li>
</ol>3. וידאו, חדרי קירור והקפאה
<ol><li>לאחר הסרט הזרימה הוא הוקם על האסדה, להתחיל את משאבת מזרק ולבחון את השפעת הטיפות מטפטפים על פני קולנוע.</li>
	<li>להתחיל את מחולל ולבחון את הייצור של גלים spatiotemporally קבוע על פני קולנוע.</li>
	<li>ודא טיפות רצופים משפיעים על אזורים שונים של פני השטח הסרט מבוקרת.</li>
	<li>לצפות את פוסט-מפעילה מסגרת מספר ולהגדיר את זה בערך מחצית האורך וידאו כדי שלמאחה ללכוד את ההשפעה.</li>
	<li>כוח על מקור אור, המפעיל לכידת התמונה השפעה קורה פעם אחת.</li>
	<li>כיבוי מקור האור לאחר לכידת התמונה יושלם כדי למנוע התחממות יתר של הסרט נוזלי.</li>
	<li>מבחינה ויזואלית לנתח את התמונה שהושג על מסך המחשב. לבדוק אם הפגיעה התרחשה על אחד של הסרט שטוח, גל נימי, או גל הגיבנת אזורים.</li>
	<li>לקצץ את הווידאו בחלק מציג תהליך ההשפעה ולשמור על הטווח של המסגרת בפורמט וידאו/תמונה.</li>
	<li>חזור על 3.5-3.8 ולהקליט ההשפעה בודדים על כל האזורים על פני השטח הסרט, viz הגיבנת בודד. , גלי נימי, וסרט שטוח.</li>
</ol>4. התמונה שלאחר עיבוד וניתוח
<ol><li>הנח סרגל בתוך שדה הראייה לחשב את הרזולוציה המרחבית על ידי ספירת מספר הפיקסלים מתאימים לרוחב 1 ס מ. באמצעות כיול התמונה, להשיג את גורם קנה המידה עבור התמונה ממד המדידה.</li>
	<li>להשוות את התוצאות של תהליך ההשפעה על אזורי ההשפעה שונה מן התמונות במהירות גבוהה. לבדוק הבדלים בולטים.</li>
	<li>באמצעות עיבוד תמונה מתאימה MATLAB שגרתי, למדוד את התכונות המאפיינים של התוצר של תהליך ההשפעה: כלומר במצב מתיז, למדוד את הכתר גובה, קוטר, עובי, הטיית זווית, כתר הפונה לכיוון, מספר וגודל הפצה של טיפות משני בשניה.</li>
	<li>לבצע כמותני דומה כמו 4.3 לעיל על ההשפעות נמוך-וובר. ספירת הזמן קמצוץ-off של הלוויין יורד מן הדימויים ותחום בזמן, למדוד את איפקס אורך ורוחב של העמודה נוצר coalescence חלקית לפני קמצוץ-off של טיפות משני. למדוד את גודל טיפות משני בשניה. לספור את מספר אשד בתהליך חוזרות קמצוץ-off.</li>
	<li>שימו לב כל ההבדלים איכותי בכל אזור.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Yarin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+impact+dynamics:+Splashing,+spreading,+receding,+bouncing&#8230;.">Drop impact dynamics: Splashing, spreading, receding, bouncing&#8230;.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 38, 159-192 (2006).</li><li>Rein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenomena+of+liquid+drop+impact+on+solid+and+liquid+surfaces.">Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces.</a> Fluid Dynamics Research. 12 (2), 61-93 (1993).</li><li>Liang, G., Mudawar, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+mass+and+momentum+interactions+during+drop+impact+on+a+liquid+film.">Review of mass and momentum interactions during drop impact on a liquid film.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 101, 577-599 (2016).</li><li>Dam, D. B., Le Clerc, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+the+impact+of+an+ink-jet+printed+droplet+on+a+solid+substrate.">Experimental study of the impact of an ink-jet printed droplet on a solid substrate.</a> Physics of Fluids. 16 (9), 3403-3414 (2004).</li><li>Worthington, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A study of splashes. , (1908).</li><li>Edgerton, H. E., Killian, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flash! Seeing the unseen by ultra-high-speed photography. , (1954).</li><li>Josserand, C., Thoroddsen, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+impact+on+a+solid+surface.">Drop impact on a solid surface.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 48, 365-391 (2016).</li><li>Kolinski, J. M., Mahadevan, L., Rubinstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lift-off+instability+during+the+impact+of+a+drop+on+a+solid+surface.">Lift-off instability during the impact of a drop on a solid surface.</a> Physical Review Letters. 112 (13), 134501 (2014).</li><li>Hobbs, P. V., Osheroff, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splashing+of+drops+on+shallow+liquids.">Splashing of drops on shallow liquids.</a> Science. 158 (3805), 1184-1186 (1967).</li><li>Adomeit, P., Renz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamics+of+three-dimensional+waves+in+laminar+falling+films.">Hydrodynamics of three-dimensional waves in laminar falling films.</a> International Journal of Multiphase Flow. 26 (7), 1183-1208 (2000).</li><li>Blanchette, F., Bigioni, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+drop+coalescence+at+fluid+interfaces.">Dynamics of drop coalescence at fluid interfaces.</a> Journal of Fluid Mechanics. 620, 333-352 (2009).</li><li>Wang, A. B., Chen, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splashing+impact+of+a+single+drop+onto+very+thin+liquid+films.">Splashing impact of a single drop onto very thin liquid films.</a> Physics of Fluids. 12 (9), 2155-2158 (2000).</li><li>Che, Z., Deygas, A., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+droplets+on+inclined+flowing+liquid+films.">Impact of droplets on inclined flowing liquid films.</a> Physical Review E. 92 (2), 023032 (2015).</li><li>Craster, R. V., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+and+stability+of+thin+liquid+films.">Dynamics and stability of thin liquid films.</a> Reviews of Modern Physics. 81 (3), 1131 (2009).</li><li>Adebayo, I. T., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+impact+on+flowing+liquid+films+with+inlet+forcing:+the+splashing+regime.">Droplet impact on flowing liquid films with inlet forcing: the splashing regime.</a> Soft Matter. 13 (41), 7473-7485 (2017).</li><li>Chang, H. H., Demekhin, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Complex wave dynamics on thin films. 14, (2002).</li><li>Liu, J., Gollub, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solitary+wave+dynamics+of+film+flows.">Solitary wave dynamics of film flows.</a> Physics of Fluids. 6 (5), 1702-1712 (1994).</li><li>Benjamin, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+formation+in+laminar+flow+down+an+inclined+plane.">Wave formation in laminar flow down an inclined plane.</a> Journal of Fluid Mechanics. 2 (6), 554-573 (1957).</li><li>Kalliadasis, S., Ruyer-Quil, C., Scheid, B., Velarde, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Falling liquid films. 176, (2011).</li><li>Adebayo, I., Xie, Z., Che, Z., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doubly+excited+pulse+waves+on+thin+liquid+films+flowing+down+an+inclined+plane:+An+experimental+and+numerical+study.">Doubly excited pulse waves on thin liquid films flowing down an inclined plane: An experimental and numerical study.</a> Physical Review E. 96 (1), 013118 (2017).</li><li>Turitsyn, K. S., Lai, L., Zhang, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Disconnection+of+an+Underwater+Air+Bubble:+Persistent+Neck+Vibrations+Evolve+into+a+smooth+Contact.">Asymmetric Disconnection of an Underwater Air Bubble: Persistent Neck Vibrations Evolve into a smooth Contact.</a> Physical Review Letters. 103, 124501 (2009).</li><li>Miskin, M. Z., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+Formation+and+Scaling+in+Dense+Suspensions.">Droplet Formation and Scaling in Dense Suspensions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 4389-4394 (2012).</li><li>Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscous+to+Inertial+Crossover+in+Liquid+Drop+Coalescence.">Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence.</a> Physical Review Letters. 103, 114501 (2011).</li><li>Royer, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Birth+and+growth+of+a+granular+jet.">Birth and growth of a granular jet.</a> Physical Review E. 78, 011305 (2008).</li></ol>

המחברים יש ריהצהל.

בחלק זה, אנו מספקים צורך להבטיח תוצאות איכותיות מתקבלים מן הפרוטוקול כמה טיפים. ראשית, המצע זכוכית שעליו הסרט נוזלי הזורם חייב להישמר לחלוטין עפר ללא כדי להבטיח את המאפיינים של הסרט נוזלי נשמרים ללא פשרות. זהו בר השגה על ידי ניקוי קבוע (כנראה באמצעות חומר ניקוי מתאים, ו לנגבם מגש כדי למנוע התפרקות לתוך המערכת). באופן דומה, צריך להיות תחליף קבוע של הנוזל-המבחן כולו, אחרי כמה סיבובים ניסיוני, כדי להבטיח תוצאות מדויקות.
שנית, תא נוזל-הפצה חייב להיות meshed היטב, גם נשמרים אוויר חזק כדי להבטיח שהסרט נוזלי outflowing הוא אחיד. ניתן לבצע זאת בשאיבת האוויר מחוץ לקופסה הפצה לפני ניסוי באופן ידני. השימוש של מיקרומטר-שלבים-הים סרט מומלץ להגדיר את הפער-הגובה-הים סרט על עובי הסרט המדויק שמנבאת את ההערכה Nusselt של זרימת הסרט במספר ריינולדס המתאימים. פעולה זו תמנע לקפוץ הידראולי או זרם אחורי-הים.
המבצע של ברז חשמלי חייב להיות תמיד גם בדק, לקביעה כראוי. זאת משום pulsation המתאים של הזרם נדרש כדי להבטיח את הייצור של הגלים בכפייה. זה יכול להיבדק מן הרגיל לחיצה על הצליל של הברז, כמו גם pulsation נתפסת לאורך הצנרת חיבור. קצב זרימת הנוזל לתוך למשאבה מזרק גם להגדיר בקפידה כדי להבטיח שטיפות המערכת מוציאה בצורה טפטוף, הימנעות בכל האצה מראש לפני נפילה.
כיול המתאים של המצלמה במהירות גבוהה והקפדה כדי לקבל תוצאות מדויקות מאוד. גודל הצמצם חייב גם להיות בקפידה בהתחשב בפרמטרים כמו עומק שדה, זמן החשיפה, בהירות התמונה הכוללת. למצלמה מפעילה במהלך הקלטת וידאו, משתמשים נדרשים גם להעריך כמה מסגרות צריך להירשם לפני מפעילה. זו עשויה להשתנות עם יחידים, תלוי בזמן השפעת ירידה, ולכן, מספר בדיקות ניסיון לתרגול מומלץ לפני מדידות בפועל. באופן דומה, מקור האור חייב להיות מסודרים כראוי, כשמאירים היטב כדי למזער את הצל בתמונה.
חשוב לציין ולזכור כי המוקד העיקרי של המחקר הוא התרומות של הגלים הדינמיקה השפעה של הטיפות נופלים, ומכאן היווצרות מבנים גל רגיל חיוני מחקר מדויק של העיקרון הבסיסי. בתרחישים שבו המבנים גל שנצפו במהירות מעבר מבנים תלת מימדיים, מומלץ כי זווית הנטייה המצע להיות מופחת14,19 כדי להקל על מעבר איטי של המבנים גל .
מגבלה אחת של הטכניקה הוא ציין בהעדר מכשיר מדידה המציין את עובי הסרט מיידי בפועל על כל אזור הפגיעה. זה היה מספק פרטים על התופעה נצפתה הכללית.
לסיכום, ההליך המתוארים בדו ח זה יכול לשמש גם בחקר דינמיקה האבולוציה גל פשוטה, בעוד מערכת ההדמייה במהירות גבוהה תיאר שניתן להחיל על תחומי מחקר רבים עם דינמיקה מהירה כגון ירידה נוזלי הפרידות21, 22/coalescence23, מטוסי פרטנית24, וכו איפה תופעות חשובות הם נצפו על ציר זמן מיקרו...

Droplet ההשפעה היא תופעה נפוצה מאוד בטבע ומושך תשומת לב לכל צופה סקרן1. היא מהווה שטח מחקר פעיל עקב שלה יישומים רבים כולל קירור-ספריי, כיבוי אש, מדפסת הזרקת-דיו, תרסיס ציפוי, הפקדת הלחמה בליטות על מעגלים מודפסים, העיצוב של מנועי בעירה פנימית, ניקוי משטח והדפסה תא2. היישום שלה משתרע גם על חקלאות, למשל, טפטוף השקיה, ריסוס3,4. תאריכי העבודה החלוצית במאהה 19, עם העבודה של וורת'ינגטון5, בעוד התקדמות גדולה רק נעשו לאחרונה בשל הופעתה של הדמיה במהירות גבוהה6. מאז, מספר מחקרים בוצעו; באמצעות סוגים שונים של משטחים ההשפעה החל מוצקים7,8, רדוד,9 ו-10,בריכות עמוק נוזלי11 סרטים רזה12,13.
עם זאת, למרות הנפח הגדול של מחקר על השפעת droplet על משטחים נוזלי (קרי, בריכות רדודות ועמוקות וסרטים השבתה הדרגתית), השפעה על סרטים נוזלי זורם רזה לא קיבל מספיק תשומת-לב. בנוסף, עד כה, מחקרים הזניחו את התרומות של מבנים מרחביים של גלי droplet ההשפעה דיינמיקס.
בדו ח זה, אנו מציגים את הליך ניסיוני מפורט כדי לחקור את תהליך ההשפעה droplet על סרטים זורם dynamics אשר מושפעים על ידי כניסת-אילוץ של קצב זרימת הנוזל; להלן, אנו מתייחסים אליהם כמו סרטי "מבוקרת". אנו מוצאים כי אלה יש יישומים רבים בתעשיות טורבולנטית רב פזית (למשל, קירור שורה in מגדלי יוקרה, עמודות זיקוק, וכן גם במשטר הזרימה טבעתי נצפתה פאזיות), במיוחד כאשר פקד הסרט הפך להיות צעד חשוב ב התעצמות של חום ושל העברת המונים רבים תהליך תעשיות14. הקורא מעוניין נקרא שלנו בעבודה הקודמת15 לקבלת פרטים נוספים על התוצאות של מאמצינו מחקר על זה.
יישום זה של תדירות תנודות של קצב הזרימה כניסת גורמת להיווצרות של גלים רגילים על פני קולנוע. אנו מתמקדים משפחת גל בודד, אשר במהותו מאופיין על ידי פסגות צר מופרד באופן נרחב על ידי סדרה של חתיכת גלים נימי16,17,18. אנחנו לומדים את תוצאת ההשפעות המשויך שבין שלושת החלקים המרכזיים של המבנה גל בודד: 'הסרט שטוח', 'גל דבשת' ואזורי חתיכת "נימי גל'. אנחנו גם חדות תוצאות אלה עם אלה הקשורים סרטים זורם בצורה בלתי מבוקרת. התוצאות שלנו להראות כי הטבע סטוכסטי של גל מראה על הסרט לא מבוקרת משפיעה במידה ניכרת על התוצאה של השפעת ירידה, עם אזורים נפרדים הסרט מבוקר גם מציג מנגנונים חדשים, אשר יש לנו מפורט שניהם איכותית, באופן כמותי.
הקודם נייר15, באמצעות הליך דומה למדנו את השפעת הסרט פקד droplet הדינמיקה השפעה במשטר מתיז. התוצאות שהושג הראו הבדלים כמותיים ואיכותיים המורפולוגיה הכתר (גובה, קוטר, עובי הקיר, זווית הטיה, וכיוון) כמו גם התפלגות מספר, גודל טיפות משני בשניה.
בדו ח זה, אנו מתארים את הסידור מעוצב כדי להבין את תפקיד קריטי בגילומו של אלה למבנים מרחביים droplet ההשפעה dynamics, גם פרטי תמציתי נוכח הממצאים שלנו לא רק במשטר מתיז, אלא גם לתוצאות אחרות של רביב ההשפעה (בילוי הקפצה, הזזה, חלקי/סה כ coalescence). לפי הפרוטוקול הסטנדרטי המתוארים להלן, השפעת הסרט שליטה על הדינמיקה השפעה droplet ניתן יהיה ללמוד אופנה לשחזור.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>GW INSTEK</td>
			<td>AFG 2005 Series, Digital. Geo0852266</td>
			<td>Produces a varied type of wave signals, ranging from sine, square to saw-tooth wave at different frequencies (0.1 Hz - 5 MHz).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>Braintree Scientific Inc.</td>
			<td>Bs-8000 /225540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid valve</td>
			<td>SMC-VXD</td>
			<td>2142A. 
			0AE-5001</td>
			<td>Series-pilot-operated-two-port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Relay</td>
			<td>Takamisara</td>
			<td>A5W-K. 
			154424C-03L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric pump</td>
			<td>Clarke SP</td>
			<td>SPE1200SS 1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow meter</td>
			<td>RS Component</td>
			<td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td>
			<td>Measurement range: 0.2-25 L/min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrometer step</td>
			<td>RS Component</td>
			<td>Micrometer Head</td>
			<td>0.01 mm/0 -13 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed camera</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>I-SPEED 3.</td>
			<td>Capable of recording at up to 100, 000 frames per second.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light source</td>
			<td>TLC Electrical supplies</td>
			<td>IP54 -black</td>
			<td>Double enclosed halogen floodlight. Rating 500 W.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light diffusor</td>
			<td>OptiGraphix</td>
			<td>DFPMET</td>
			<td>250 &#956;m thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass substrate</td>
			<td>Instrument Glasses Ltd</td>
			<td>Soda Lime Float Glass; 570 mm x 300 mm x 4 mm</td>
			<td>Flatness tolerance 0.02/0.04.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macro-lenses</td>
			<td>(a) Nikon 
			(b) Sigma</td>
			<td>(a) AF-Micro-Nikkor 60 mm f/2.8 D 
			(b) 105 mm f/2.8 Macro-Ex</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Test-liquid</td>
			<td>De-ionized water from the Imperial College Analytical Lab.</td>
			<td>Standard solution 
			(AnalaR)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

film control to study contributions of waves to droplet impact dynamics on thin flowing liquid films

Droplet ההשפעה היא תופעה נפוצה מאוד בטבע ומושך תשומת לב בשל משיכה האסתטי שלה יישומים למחשוב. מחקרים קודמים על סרטים נוזלי זורם הזניחו את התרומות של מבנים מרחביים של גלי כדי השפעת תוצאות, בזמן זה לאחרונה הוכח יש השפעה משמעותית על הדינמיקה השפעה טיפה. בדו ח זה, אנחנו חלוקה לרמות הליך שלב אחר שלב כדי לחקור את ההשפעה של כניסת תקופתיים אילוץ של סרט נוזלי זורם המוביל לייצור של גל רגיל spatiotemporally מבנים בדינמיקה ההשפעה טיפה. גנרטור פונקציה בקשר עם שסתום סולנואיד משמש לגרות מבנים אלה גל spatiotemporally קבוע על פני קולנוע בזמן הדינמיקה השפעה של טיפות בגודל אחיד נלכדים בעזרת מצלמה במהירות גבוהה. שלושה אזורים הנבדלים זה מזה אז נלמדים; בילוי באזור גל נימי שקדמו לשיא גל גדול, שטוח הסרט האזור והאזור הגיבנת גל. ההשפעות של גדלים חסרי ממד חשוב כמו הסרט ריינולדס, זרוק וובר, מספרים Ohnesorge פרמטרים על-ידי קצב הזרימה הסרט, טיפה מהירות וגודל ירידה גם נבדק. התוצאות שלנו להראות מעניין, עד כה לא ידועות dynamics הביא על ידי יישום זה סרט כניסת לאלץ של הסרט זורם שתי טיפות אינרציה נמוך וגבוה.

Watch this Scientific Journal Video about Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films at JoVE.com

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

פרוטוקול ללמוד התרומות של גלים droplet דיינמיקס ההשפעה על סרטים נוזלי זורם מוצג.

סרט שליטה ללמוד תרומות של גלים Droplet דיינמיקס ההשפעה על סרטים נוזלי זורם דק

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

טכניקת הדמיה מהירה ללמוד טיפת השפעת דינמיקה של נוזלים ללא הניוטונית

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

מדידות התפצלות וזמינות ביולוגיות של הסביבה פלוטוניום שימוש דיפוזיה בThin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

Dynamics רקומבינציה ב חומרים פוטו סרט דק באמצעות מוליכות מיקרוגל זמן נפתרה

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

קביעת קצב Tribocorrosion ואת הסינרגיה ללבישה-קורוזיה של סגסוגות אלומיניום בתפזורת ושכבות דקות

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של Mg3n2 ו Zn3n2 סרטים דקים

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...

Fabric Moisture Uniform Control to Study the Influence of Air Impingement Parameters on Fabric Drying Characteristics

בד לחות אחידה שליטה כדי ללמוד את ההשפעה של פרמטרים השחתת האוויר על מאפייני ייבוש בד

Impinging dryness is now a widely used and effective way for fabric drying due to its high heat and mass transfer coefficient. Previous studies on fabric ...