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

Este trabajo fue patrocinado por el fondo de desarrollo de tecnología del petróleo (PTDF, Nigeria) y la ingeniería y el Consejo de investigación de ciencias físicas, Reino Unido, a través del programa subvención MEMPHIS (número de concesión K003976/EP/1). Los autores aprecian también fructíferas discusiones con el Dr. Zhizhao Che.

1. configuración de aparejo experimentales
Nota: Vea la figura 1.
<ol><li>
Unidad de película descendente
	<ol>
<li>Empezar por la limpieza de la superficie del sustrato (vidrio) con un paño limpio y suave. Asegúrese de que no hay suciedad se adhiera a su superficie, que alteraría las propiedades del líquido.</li>
		<li>Ajuste el pivote del sustrato de vidrio en el ángulo de inclinación deseado. Un ángulo de inclinación, β, de 15 ° se utilizó en este trabajo.</li>
		<li>Encienda la bomba eléctrica y asegurar un flujo normal de líquido en la superficie de la película de más limpiar el sustrato de vidrio. Para este trabajo, el líquido de prueba fue agua desionizada.</li>
		<li>Asegúrese de que toda la superficie del sustrato se humedece.</li>
		<li>Medir el caudal de película utilizando el medidor de flujo. Para este trabajo, el flujo es variado entre 1.667 x 10-3 y 10 x 10-3 m3/s con la película correspondiente número de Reynolds, Re = ρq/wµ, que oscilan entre 55.5 y 333. w es el ancho de película descendente, 0,30 m.</li>
		<li>Poco a poco ajustar las válvulas en la conexión de flujo para obtener el flujo deseado en el substrato de cristal.</li>
		<li>Ajustar el conjunto de paso de micrómetro en la entrada de cine para el correspondiente valor de espesor de película de Nusselt para el caudal elegido, para evitar un salto hidráulico en la entrada de cine o un reflujo de aire en la cámara de distribución.</li>
		<li>Sifón manualmente todo el aire en la cámara de distribución para obtener un flujo uniforme aguas abajo en la superficie de la película.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Unidad de control de película
	<ol>
<li>Asegúrese que el generador de funciones está conectado a la válvula solenoide a través de un relé no enganche a través de una tarjeta de adquisición de datos (DAC).</li>
		<li>Activar la electroválvula y el generador de funciones.</li>
		<li>Ajuste el generador de funciones a la frecuencia deseada de la fuerza. En este trabajo, se utilizaron las frecuencias de 2 y 3 Hz.</li>
		<li>Seleccionar la señal de onda deseada (onda sinusoidal, onda diente de sierra, onda cuadrada, etc.). En este trabajo, se utilizó una señal sinusoidal. Figura 2A y 2B muestran el contraste entre una película descontrolada y una controlada.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sistema de generación de gotas
	<ol>
<li>Conecte un tubo de plástico a una jeringa llena de agua.</li>
		<li>Inserte la jeringa en el generador de gotas.</li>
		<li>Coloque una jeringa-aguja de un tamaño elegido (según el diámetro de gota deseado) al otro extremo de la tubería plástica. La gama de diámetro de gota estudiada fue entre 0.0023 a 0.0044 m.</li>
		<li>Ajuste la altura de caída de la gota sobre la superficie de la película. En este trabajo, altura de caída de la gota fue variado desde 0.005 a 0,45 m, dando la velocidad de impacto entre 0.30 ± 0.02 - 2,96 ± 0.06 m/s.</li>
		<li>Del mismo modo, establecer el punto de impacto CBES de la gota de la entrada de la película. Esto se estableció en 0,3 m en este trabajo para las ondas bien formadas antes de impacto.</li>
		<li>Fijar un caudal deseado para la bomba de jeringa.</li>
		<li>Ajustar el flujo para lograr una frecuencia de generación de gotas mayor que la longitud de onda de las ondas formadas en la superficie de la película; para las gotas inciden sucesivamente en diferentes regiones de la película controlada. Ver figura 2; con una ampliación de una singular forma de onda en la Figura 2D para mostrar las diferencias en el perfil de flujo bajo cada región19,20.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Configuración de alta velocidad
	<ol>
<li>Coloque la cámara sobre un soporte del trípode (o cualquier otro arreglo conveniente).</li>
		<li>Seleccione el objetivo macro con distancia focal deseada y conéctelo a la cámara.</li>
		<li>Encienda la cámara de alta velocidad y asegurar se concentra directamente en la superficie de la película. Alinear la cámara en el 7 ° y 12˚ desviaciones horizontales y verticales respectivamente a la superficie de la película. Esto da una excelente imagen de la vista lateral del proceso de impacto, dando por resultado una resolución de 67,5 μm/píxeles y 46,6 μm/píxeles en las direcciones de los CBES y spanwise, respectivamente.</li>
		<li>Ajuste el enfoque de la lente de la cámara (en la abertura más grande) con un elemento de calibración colocado exactamente sobre el impacto de la gota mancha.</li>
		<li>Una vez que se obtenga un enfoque nítido, reducir la abertura para asegurar que sólo una pequeña cantidad de luz entra en la cámara.</li>
		<li>Establecer la velocidad de fotogramas deseado, la resolución y la velocidad del obturador de la cámara de alta velocidad. Una velocidad de 5000 fps, 800 x 600 resolución, abertura tamaño 1/16, y una velocidad de obturación de 1 μs se utilizaron en este trabajo.</li>
		<li>Colocar el difusor de luz frente a la fuente de luz, como se muestra en la figura 1, para que la luz se difumina uniformemente en toda la región de imagen.</li>
		<li>Encienda la fuente de luz para confirmar la difusión uniforme de la luz sobre el área de proyección de imagen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. calibración
Nota: Consulte la figura 3.
<ol><li>Poner una regla en la dirección del flujo de la película (exactamente en el punto de impacto) y obtener instantáneas de los puntos medidos en la superficie de la película.</li>
	<li>Repita 2.1 pero con la regla en la dirección spanwise.</li>
	<li>Utilizar lo anterior para obtener las resoluciones espaciales sobre la superficie de la película.</li>
</ol>3. video grabación y adquisición de datos
<ol><li>Una vez establecido el flujo de la película en la plataforma, arranque la bomba de jeringa y observar el impacto de las gotas de goteo en la superficie de la película.</li>
	<li>Iniciar el generador de funciones y observar la producción de ondas spatiotemporally regulares en la superficie de la película.</li>
	<li>Asegúrese de que sucesivas gotas afectan las diferentes regiones de la superficie de la película controlado.</li>
	<li>Observar el posterior disparo número de cuadro y esta a aproximadamente la mitad de la duración del video para captar adecuadamente el impacto.</li>
	<li>Encienda la fuente de luz y disparo la captura de imágenes una vez que se produce un impacto.</li>
	<li>Apague la fuente de luz una vez captura de imágenes para evitar el sobrecalentamiento de la película líquida.</li>
	<li>Analizar visualmente la instantánea obtenida en la pantalla del ordenador. Verifique si el impacto ha ocurrido en uno de la película plana, onda capilar, o regiones de chepa de la onda.</li>
	<li>Recortar el vídeo a la parte que muestra el proceso de impacto y guardar la gama marco en un formato de vídeo/imagen.</li>
	<li>Repetir el impacto individual 3.5-3.8 y registro en todas las regiones en la superficie de la película, viz joroba solitario. ondas capilares y película plana.</li>
</ol>4. Análisis y procesamiento posterior de la imagen
<ol><li>Coloque una regla en el campo de visión y calcular la resolución espacial contando cuántos píxeles caben en 1 cm., usando la imagen de calibración, obtener un factor de escala para la medición de la dimensión de imagen.</li>
	<li>Comparar los resultados del proceso de impacto en las regiones de diferente impacto de las imágenes de alta velocidad. Verifique diferencias notables.</li>
	<li>Usando una rutina de procesamiento de imágenes MATLAB adecuada, medir las características de las características del producto del proceso de impacto: es decir en el modo de salpicaduras, medir la altura de la corona, diámetro, espesor de pared, ángulo, dirección orientada al corona, número y tamaño de la inclinación distribución de gotas secundarias expulsadas.</li>
	<li>Llevar a cabo análisis cuantitativos similares como 4.3 por encima de los impactos de baja-Weber. Cuenta el tiempo de pinzamiento del satélite cae desde las imágenes de marcos de tiempo y medir el ápice largo y ancho de la columna formada en coalescencia parcial antes de pinzamiento de gotas secundarias. Medir el tamaño de las gotas secundarias expulsados. Contar el número de cascada en un proceso repetido de pinch-off.</li>
	<li>Observar todas las diferencias cualitativas en cada región.</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>

Los autores no tienen nada que declarar.

En esta sección, le ofrecemos algunos consejos necesarios para asegurar resultados cualitativos se obtienen a partir del protocolo. En primer lugar, el sustrato de vidrio en el que los flujos de la película líquida deben estar completamente libre de suciedad para garantizar las propiedades de la película líquida se mantiene sin compromisos. Esto es realizable por una limpieza regular (probablemente con un detergente adecuado y limpiar sobre una bandeja para evitar la disolución en el sistema). Del mismo modo, debe haber un recambio regular del líquido de prueba todo después de algunos redondos experimentales, para garantizar resultados precisos.
En segundo lugar, la cámara de distribución de líquido debe ser bien endentada y también mantenerse hermético para asegurar que la película líquida juicioso es uniforme. Esto puede hacerse manualmente de succión aire fuera de la caja de distribución antes de cada experimento. También se recomienda el uso de micrómetro-pasos en la entrada de cine para ajustar la altura del entrehierro en la entrada de cine para el espesor del film exacto predicho por la estimación de Nusselt del flujo de la película en el número de Reynolds correspondiente. Esto evita un salto hidráulico o reflujo en la entrada.
La operación de la válvula de solenoide también siempre debe comprobar y comprobada correctamente. Esto es porque una pulsación adecuada del flujo es necesaria para garantizar la producción de las olas forzadas. Esto puede comprobarse desde el sonido regular de la válvula solenoide, así como una pulsación percibida a lo largo de las tuberías de conexión. La tasa de flujo de líquido en la bomba de la jeringuilla también debe establecer cuidadosamente para asegurar que las gotitas son expulsadas en forma de goteo, evitando cualquier aceleración previa antes de caer.
Debe garantizarse la adecuada calibración de la cámara de alta velocidad para obtener resultados muy precisos. El tamaño de la abertura debe también ser seleccionado teniendo en cuenta parámetros como la profundidad de campo, tiempo de exposición y brillo de imagen total. Para accionar durante la grabación de vídeo, la cámara los usuarios deben Estimar cuántos Marcos deben registrarse antes de dispararla. Esto puede variar con los individuos, dependiendo del tiempo de impacto de la gota, por lo tanto, se recomiendan varias pruebas de ensayo para practicar antes de las medidas reales. Del mismo modo, la fuente de luz debe estar bien arreglado y bien difundida para minimizar las sombras en la imagen.
Es importante destacar y recordar que el objetivo principal del estudio es el aporte de las ondas a la dinámica del impacto de las gotas que caen, por lo tanto, la formación de estructuras de onda regular es esencial para un estudio preciso de la física subyacente. En escenarios donde se observan las estructuras de la onda rápida transición a estructuras tridimensionales, se recomienda que el ángulo de inclinación del substrato sea reducido14,19 para facilitar una transición más lenta de las estructuras de la onda .
Una limitación de la técnica se observa en la ausencia de un dispositivo de medición especificar el espesor de película instantánea real en cada región de impacto. Esto habría proporcionado información adicional sobre el total fenómeno observado.
En Resumen, el procedimiento descrito en este informe también puede utilizarse para estudiar la dinámica de la evolución de onda simple, mientras que el sistema de alta velocidad descrito puede aplicarse a muchos campos de investigación con dinámica rápida como gota líquida ruptura21, 22/coalescence23, jets granular24, etc. donde se observan importantes fenómenos en una micro escala de tiempo.

Impacto de la gota es un fenómeno muy común en la naturaleza y atrae la atención de cualquier curioso observador1. Constituye un área activa de investigación debido a sus numerosas aplicaciones incluyendo enfriamiento de aerosol de extinción de incendios, de chorro de tinta-impresión, capa de aerosol, deposición de protuberancias de soldadura en placas de circuito impreso, el diseño de motores de combustión interna, limpieza de la superficie e impresión de la celda2. Su aplicación se extiende también a la agricultura, por ejemplo, por aspersión riego y cultivos rociando3,4. Trabajo pionero data delsiglo 19, con el trabajo de Worthington5, mientras que grandes avances sólo han realizado recientemente debido a la aparición de imágenes alta velocidad6 . Desde entonces, varios estudios han hecho; utilizando diferentes tipos de superficies de impacto desde sólidos7,8, poco profundas,9 y piscinas profundas líquido10,11 a películas delgadas12,13.
Sin embargo, a pesar del gran volumen de investigación sobre el impacto de la gota en superficies líquidas (es decir, someras y profundas piscinas y películas quietas), impacto en películas líquidas delgadas que no ha recibido tanta atención. Además, hasta ahora, los estudios han descuidado las contribuciones de estructuras espaciales de las ondas dinámicas de impacto de gotas.
En este informe, presentamos un detallado procedimiento experimental para investigar el proceso de impacto de gota que fluye películas cuya dinámica está influenciado por la entrada de la imposición de la tasa de flujo de líquido; a continuación, nos referimos a ellos como 'controlado'. Nos encontramos con que estas tienen numerosas aplicaciones en las industrias de multifase (por ejemplo, en el enfriamiento Torres, en columnas de destilación y también en el régimen de flujo anular observado en los flujos de dos fases), sobre todo como control de película se ha convertido en un paso importante en la intensificación de calor y transferencia de masa en muchas industrias de proceso14. El lector interesado se refiere a nuestro trabajo anterior15 para más detalles sobre los resultados de nuestros esfuerzos de investigación en esto.
Esta aplicación de oscilaciones de frecuencia de los resultados de tasa de flujo de entrada en la formación de olas regulares sobre la superficie de la película. Nos centramos en la familia de la onda solitaria, que se caracteriza esencialmente por picos estrechos muy separadas y es precedida por una serie de delantero-funcionamiento ondas capilares16,17,18. Estudiamos el resultado de los impactos asociados a las tres partes principales de la estructura de la onda solitaria: la 'película plana', 'joroba de la ola' y 'onda capilar' delantero-funcionamiento regiones. También contrastan estos resultados con aquellos asociados con las películas que fluye sin control. Nuestros resultados muestran que la naturaleza estocástica de aparición de la onda en la película descontrolada afecta notablemente los resultados del impacto de la gota, con las regiones separadas de la película controlada también nuevos mecanismos, que tenemos tanto detallado cualitativo y cuantitativamente.
En el de la papel anterior15, utilizando el mismo procedimiento, se estudió el efecto del control de la película sobre la dinámica de impacto de gota en el régimen de salpicaduras. Los resultados obtenidos mostraron diferencias cuantitativas y cualitativas en la morfología de la corona (altura, diámetro, espesor de pared, ángulo de inclinación y dirección) así como la distribución del número y tamaño de las gotas secundarias expulsadas.
En este informe, describimos el montaje diseñado para entender el papel fundamental desempeñado por estas estructuras espaciales en la dinámica de impacto de gota y también presente información sucinta de nuestros resultados no sólo en el régimen de salpicaduras, sino también para otros resultados de gota impacto (viz saltando, deslizando, coalescencia parcial/total). Siguiendo el protocolo estándar que se describen a continuación, el efecto del control de la película sobre la dinámica de impacto de la gota puede ser estudiado de manera reproducible.

<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

Impacto de la gota es un fenómeno muy común en la naturaleza y llama la atención debido a su fascinación estética y amplias aplicaciones. Estudios previos en películas líquidas fluidas han descuidado las contribuciones de estructuras espaciales de olas para el resultado del impacto, mientras que esto se ha demostrado recientemente para tener una influencia significativa en la dinámica del impacto de la gota. En este informe, describimos un procedimiento paso a paso para investigar el efecto de forzar la entrada periódica de una película de líquido que fluye hacia la producción de estructuras de onda spatiotemporally regular dinámica de impacto de gota. Un generador de funciones con respecto a una válvula de solenoide se utiliza para excitar estas estructuras de onda spatiotemporally regular en la superficie de la película mientras que la dinámica del impacto de las gotas de tamaño uniforme es capturada usando una cámara de alta velocidad. Luego se estudian tres regiones distintas; como la región de onda capilar anterior al pico de la onda grande, la región de película plana y la región de joroba de la ola. Los efectos de cantidades sin dimensiones importantes tales como película de Reynolds, Weber de la gota y número de Ohnesorge parametrizado por el caudal de película, velocidad de caída y tamaño de gota también se examinan. Nuestros resultados muestran interesantes, hasta ahora sin descubrir dinámica provocada por esta aplicación de película entrada obligando a de la película que fluye por ambas gotas de baja y alta inercia.

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

Se presenta un protocolo para el estudio de las contribuciones de las ondas dinámicas de impacto de gota en las películas de líquido que fluye.

Control de la película para el estudio de las contribuciones de las ondas dinámicas de impacto de gota en películas líquidas delgadas que fluye

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

De silicio policristalino película delgada de células solares con plasmónica mejorada luz que atrapa

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

Investigación

Ingeniería

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

Nanomoulding de Functional Materials, un versátil método complementario para la replicación de patrones para nanoimpresión

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

Técnica de escaneo rápido para el Estudio de impacto por caída de la Dinámica de Fluidos no newtonianos

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

Especiación y biodisponibilidad mediciones de plutonio Ambiental Uso de Difusión en Thin 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

La recombinación Dinámica de capa fina en materiales fotovoltaicos a través de conductividad de microondas resuelta en el tiempo

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

In Situ Monitoreo de la degradación de rendimiento acelerado de células solares y módulos: un estudio de caso para celdas solares de Cu (In, Ga) Se2

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

A granel y síntesis de la película fina de composición variantes óxidos entropía estabilizada

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

Determinación de tasa de tribocorrosión y sinergia corrosión desgaste de película a granel y delgadas de aleaciones de aluminio

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

Crecimiento de la epitasa de haz molecular asistido por plasma de Mg3N2 y Zn3N2 Thin Films

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

Control uniforme de la humedad de la tela para estudiar la influencia de los parámetros de impacto del aire en las características de secado de la tela

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 ...