Name: impacts of free-falling spheres on a deep liquid pool with altered fluid and impactor surface conditions
Uploaded: 2019-02-17T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Impacts of Free-falling Spheres on a Deep Liquid Pool with Altered Fluid and Impactor Surface Conditions at JoVE.com

Forfatterne vil gerne anerkende College of Engineering og Computer Sciences (CØE-landene) på University of Central Florida til finansiering af dette projekt, Joshua Bom og Chris Souchik for splash billedsprog og Nicholas Smith for værdifuld feedback.

1. konfiguration af forsøget for vertikale virkninger
<ol><li>Udfylde en gennemsigtig vandtank dimensioner ca 60 cm x 30 cm x 36 cm (længde x vægt x dybde) med 32 L vand og montere en meter lineal ('visuelle skala') lodret inde i containeren, således at bunden sidder på toppen af væsken, som det ses i figur 1a. Bemærk: Dybde og bredde af tanken skal være større end 20 gange diameteren af de største kugler bruges i eksperimentet for at sikre væg effekter er ubetydelig<sup clas...

<ol>
	<li>Watson, D. A., Stephen, J. L., Dickerson, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jet+amplification+and+cavity+formation+induced+by+penetrable+fabrics+in+hydrophilic+sphere+entry.">Jet amplification and cavity formation induced by penetrable fabrics in hydrophilic sphere entry.</a> Physics of Fluids. 30, 082109 (2018).</li><li>Truscott, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cavity dynamics of water entry for spheres and ballistic projectiles. , (2009).</li><li>Truscott, T., Techet, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+entry+of+spinning+spheres.">Water entry of spinning spheres.</a> Journal of Fluid Mechanics. 625, 135 (2009).</li><li>Techet, A., Truscott, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+entry+of+spinning+hydrophobic+and+hydrophilic+spheres.">Water entry of spinning hydrophobic and hydrophilic spheres.</a> Journal of Fluids and Structures. , 716 (2011).</li><li>Zhao, S., Wei, C., Cong, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+investigation+of+water+entry+of+half+hydrophilic+and+half+hydrophobic+spheres.">Numerical investigation of water entry of half hydrophilic and half hydrophobic spheres.</a> Mathematical Problems in Engineering. 2016, 1-15 (2016).</li><li>Worthington, A. M., Cole, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+with+a+liquid+surface+studied+by+the+aid+of+instantaneous+photography.">Impact with a liquid surface studied by the aid of instantaneous photography.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 137, 137 (1897).</li><li>Worthington, A. M., Cole, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+with+a+liquid+surface+studied+by+the+aid+of+instantaneous+photography.+Paper+II.">Impact with a liquid surface studied by the aid of instantaneous photography. Paper II.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. , 175 (1900).</li><li>Duez, C., Ybert, C., Clanet, C., Bocquet, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+a+splash+with+water+repellency.">Making a splash with water repellency.</a> Nature Physics. 3, 180-183 (2007).</li><li>Tan, B. C. W., Thomas, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+an+upper+layer+liquid+on+the+phenomena+and+cavity+formation+associated+with+the+entry+of+solid+spheres+into+a+stratified+two-layer+system+of+immiscible+liquids.">Influence of an upper layer liquid on the phenomena and cavity formation associated with the entry of solid spheres into a stratified two-layer system of immiscible liquids.</a> Physics of Fluids. 30, 064104 (2018).</li><li>Shin, J., McMahon, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tuning+of+a+splash.">The tuning of a splash.</a> Physics of Fluids. 2, 1312-1317 (1990).</li><li>Krishnan, S. R., Seelamantula, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+selection+of+optimum+Savitzky-Golay+filters.">On the selection of optimum Savitzky-Golay filters.</a> IEEE Transactions on Signal Processing. 61, 380-391 (2013).</li><li>Cheny, J., Walters, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extravagant+viscoelastic+effects+in+the+Worthington+jet+experiment.">Extravagant viscoelastic effects in the Worthington jet experiment.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 67, 125-135 (1996).</li><li>Castillo-Orozco, E., Davanlou, A., Choudhur, P. K., Kumar, R. <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+deep+liquid+pools:+Rayleigh+jet+to+formation+of+secondary+droplets.">Droplet impact on deep liquid pools: Rayleigh jet to formation of secondary droplets.</a> Physical Review E. 92, (2015).</li><li>Aristoff, J. M., Truscott, T. T., Techet, A. H., Bush, J. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+water+entry+cavity+formed+by+low+bond+number+impacts.">The water entry cavity formed by low bond number impacts.</a> Physics of Fluids. 20, 091111 (2008).</li><li>Aristoff, J., Bush, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+entry+of+small+hydrophobic+spheres.">Water entry of small hydrophobic spheres.</a> Journal of Fluid Mechanics. 619, 45-78 (2009).</li><li>Aristoff, J., Truscott, T., Techet, A., Bush, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+water+entry+of+decelerating+spheres.">The water entry of decelerating spheres.</a> Physics of Fluids. 22, (2010).</li><li>Truscott, T., Epps, B., Techet, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsteady+forces+on+spheres+during+free-surface+water+entry.">Unsteady forces on spheres during free-surface water entry.</a> Journal of Fluid Mechanics. 704, 173-210 (2012).</li><li>Truscott, T. T., Epps, B. P., Belden, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+entry+of+projectiles.">Water entry of projectiles.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 46, 355-378 (2013).</li><li>Gekle, S., Gordillo, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+and+breakup+of+Worthington+jets+after+cavity+collapse+part+1.">Generation and breakup of Worthington jets after cavity collapse part 1.</a> Journal of Fluid Mechanics. 663, 293-330 (2010).</li><li>Cross, R., Lindsey, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+drag+force+on+a+falling+ball.">Measuring the drag force on a falling ball.</a> The Physics Teacher. 169, (2014).</li><li>Cross, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertical+impact+of+a+sphere+falling+into+water.">Vertical impact of a sphere falling into water.</a> The Physics Teacher. , 153 (2016).</li><li>Dickerson, A. K., Shankles, P., Madhavan, N., Hu, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mosquitoes+survive+raindrop+collisions+by+virtue+of+their+low+mass.">Mosquitoes survive raindrop collisions by virtue of their low mass.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (25), 9822-9827 (2012).</li><li>Dickerson, A. K., Shankles, P., Hu, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raindrops+push+and+splash+flying+insects.">Raindrops push and splash flying insects.</a> Physics of Fluids. 26, 02710 (2014).</li></ol>

Denne protokol beskriver de eksperimentelle design og bedste praksis for undersøgelser af free-falling kugler på en dybt flydende pool. Vi begynder ved at fremhæve trin er nødvendige for at konfigurere eksperiment for vertikale virkninger. Det er vigtigt at skabe et ideelt splash miljø med brug af et tilstrækkeligt stort splash zone, således at væg effekter er ubetydelig9, og en passende visuelle skala til at udtrække kinematik12,13</su...

Karakterisering af splash dynamik som følge af vertikale virkninger af faste genstande på en dybt flydende pool1 gælder for militære, maritime og industrielle applikationer som ballistisk missil vandoverfladen løsning og havet landing2, 3,4,5. De første undersøgelser af vand ind blev gennemført godt mere end et århundrede siden6,7. Her, fastslå vi klart dybdegående protokoller og bedste praksis for at opnå ensartede resultater for vand løsning undersøgelser. For at støtte gyldig eksperimentelle design, præsenteres en metode for vedligeholdelse af sanitære forhold, ændring af interfacial betingelser, kontrol af dimensionsløs parametre, kemisk modifikation af slaganordningen overflade og visualisering af splash kinematik.
Vertikale virkninger af free-falling hydrofile kugler på de inaktiv væske viser ingen tegn på luft-entrapment på lav hastigheder8. Vi finder, at placeringen af tynde gennemtrængelige tekstiler på toppen af væske overfladen forårsager hulrum dannelse på grund af tvungen flow adskillelse1. En mager mængden af stoffet på overfladen forstærker sprøjt på tværs af en vifte af moderat Weber numre, mens tilstrækkelig lagdeling dæmper sprøjt som kugler overvinde træk på væske posten1. I denne artikel vil forklare vi protokoller velegnet til oprettelse af virkningerne af materielle styrke på posten vand af hydrofile kugler.
Hulrum formning stænk fra hydrofobe slaglegemer Vis opstigning af en veludviklet splash krone, efterfulgt af fremspring i den primære jet højt over overfladen i forhold til deres vand-smag modparter8. Her præsenterer vi en strategi for at nå vand frastødning gennem kemisk ændring af overfladen af hydrofile kugler.
Med fremkomsten af højhastigheds kameraer, er splash visualisering og karakterisering blevet mere opnåeligt. Selv så, kalder etablerede standarder i feltet for brug af et enkelt kamera ortogonale i forhold til den primære akse rejse. Vi viser, at brugen af en yderligere højhastighedskamera for overhead visninger er nødvendigt at adjudge kugler strike den tiltænkte placering.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:728px;" width="727">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3D Printer</td>
			<td style="width:132px;">FlashForge</td>
			<td style="width:185px;">Creator Pro</td>
			<td style="width:195px;">Dual Extrusion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Alcohol</td>
			<td style="width:132px;">Swan</td>
			<td style="width:185px;">M314</td>
			<td>99% Isopropyl</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BNC Cables</td>
			<td style="width:132px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:185px;">2249-C-24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Caliper</td>
			<td style="width:132px;">Anytime Tools</td>
			<td style="width:185px;">203185</td>
			<td>Dial</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Camera</td>
			<td style="width:132px;">Photron</td>
			<td style="width:185px;">Mini AX-100</td>
			<td>16GB Ram</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Computer</td>
			<td style="width:132px;">Dell</td>
			<td style="width:185px;">Windows 7 Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fabric</td>
			<td style="width:132px;">Georgia Pacific</td>
			<td style="width:185px;">19378</td>
			<td>Toilet Paper</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fabric</td>
			<td style="width:132px;">Kleenex</td>
			<td style="width:185px;">10036000478478</td>
			<td>Tissue</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laser Cutter</td>
			<td style="width:132px;">Glowforge</td>
			<td style="width:185px;">Basic</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lights</td>
			<td style="width:132px;">GS Vitec</td>
			<td style="width:185px;">LT-V9-15</td>
			<td>Multi-LED</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microscope</td>
			<td style="width:132px;">Keyence</td>
			<td style="width:185px;">VHX-900F</td>
			<td>Digital</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Retort Stand</td>
			<td style="width:132px;">VWR</td>
			<td style="width:185px;">VWRF08530.083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Router</td>
			<td style="width:132px;">ASUS</td>
			<td style="width:185px;">RT-N12</td>
			<td>Off Network</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ruler</td>
			<td style="width:132px;">Westcott</td>
			<td style="width:185px;">10432</td>
			<td>Meter Ruler</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Software</td>
			<td style="width:132px;">Open-Source</td>
			<td style="width:185px;">Tracker</td>
			<td>Video Analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Software</td>
			<td style="width:132px;">Photron</td>
			<td style="width:185px;">Fastcam Viewer</td>
			<td>Video Recording</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sphere</td>
			<td style="width:132px;">Amazon</td>
			<td style="width:185px;">8DELSET</td>
			<td>Delrin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spray</td>
			<td style="width:132px;">Rust-Oleum</td>
			<td style="width:185px;">274232</td>
			<td>Water Repelling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Surfactant</td>
			<td style="width:132px;">Dawn</td>
			<td style="width:185px;">37000973782</td>
			<td>Liquid Soap</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Surfactant</td>
			<td style="width:132px;">USP Kosher</td>
			<td style="width:185px;">5 Gallons</td>
			<td>Glycerin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tensile Tester</td>
			<td style="width:132px;">MTS</td>
			<td style="width:185px;">Model 42</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trigger Switch</td>
			<td style="width:132px;">Custom Made</td>
			<td style="width:185px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Water Tank</td>
			<td style="width:132px;">Mr. Aqua</td>
			<td style="width:185px;">MA-730</td>
			<td>Non-Tempered Glass</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

impacts of free-falling spheres on a deep liquid pool with altered fluid and impactor surface conditions

Vertikale virkninger af kugler på rent vand har været genstand for talrige vand løsning undersøgelser kendetegner hulrum dannelse, splash crown opstigning og Worthington jet stabilitet. Her, fastlægge vi eksperimentelle protokoller for behandlingen splash dynamics når glat free-falling sfærer af varierende befugtningen, masse og diameter indvirkning den frie overflade af en dyb flydende pool modificeret af tynde gennemtrængelige tekstiler og flydende overfladeaktive stoffer. Vand løsning undersøgelser give tilgængelig, let samles og udførte eksperimenter til at studere komplekse fluid mekanik. Vi præsenterer heri en afstemmelige protokol for kendetegner splash højde, flow adskillelse målinger, og slaglegemets kinematik og repræsentative resultater, som kan erhverves, hvis gengiver vores tilgang. Metoderne er gældende, når karakteristiske splash dimensioner forblive under ca 0,5 m. Denne protokol kan dog tilpasset til større Slaglegemet release højder og indvirkning hastigheder, hvilket varsler godt for at oversætte resultaterne til flådens og industriens programmer.

Dette etableret protokoller tillader overholdelse af Worthington jetfly som følge af vertikale virkninger over en vifte af Weber tal <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59300/59300eq5.jpg"> som det ses i figur 2 c. Disse resultater er offentliggjort i Watson et al.1, som kan bruges som reference til de nøjagtige eksperimentelle betingelser bruges til at producere data præsenteres heri. Vi fokuserer på de smalle aflange fil...

Watch this Scientific Journal Video about Impacts of Free-falling Spheres on a Deep Liquid Pool with Altered Fluid and Impactor Surface Conditions at JoVE.com

Impacts of Free-falling Spheres on a Deep Liquid Pool with Altered Fluid and Impactor Surface Conditions

Denne protokol viser den eksperimentelle basiskonfigurationen for vand løsning eksperimenter med free-falling kugler. Metoder til ændring af væskes overflade med gennemtrængelige tekstiler, udarbejdelse af kemisk befugtning kugler og trin til splash visualisering og data udvinding diskuteres.

Virkninger af Free-falling kugler på en dybt flydende Pool med ændrede væske og slaglegemets overflade betingelser

Vertical impacts of spheres on clean water have been the subject of numerous water entry investigations characterizing cavity formation, splash crown ...

Denne protokol demonstrerer vandindsprøjtningsforsøg med frit faldkugler. Vekslen mellem flydende overflader med trængt stof, fremstilling af kemiske i nye sfærer, stænkvisualisering og dataudvinding diskuteres. Disse teknikker giver indsigt i grundlæggende væskedynamik forskning rettet mod at forstå interfacial interaktioner mellem faste objekter og flydende organer.Demonstrere proceduren vil være Joshua Bom og Jeremy Stephen, bachelor studerende fra Alberta. Bær nitrilhandsker i industriel kvalitet under hele denne procedure for at undgå at forurene vand og slagforeslag med hudolier. Til at begynde grundigt ren gennemsigtig tank med vand fra hanen og vaskemiddel.Fyld den derefter med 32 liter postevand. Rengør to metriske linealer med 99% isopropylalkohol og lad dem tørre i et minut. Monter en lineal mod forsiden af tanken med basen bare røre vandet.Fastgør den anden lineal lodret under vandet. Fastgør derefter en hængslet platform over tanken, så platformen er inden for samme dybdeplan som ovenstående vand lineal med hensyn til forsiden af tanken. Juster platformen til den maksimale ønskede faldhøjde og fastlagde derefter et multi-LED-lys til en artikulerende arm, og placer lyset over og foran tanken for at belyse stænkzonen fuldt ud under platformen.Indstil en sort skærm på bagsiden af tanken for at hjælpe med splash og hulrum visualisering. Læg en ren oliefri støddæmper såsom en lukket celle svamp i bunden af tanken og hold den på plads med rene vægte. Monter derefter et højhastighedskamera, der vender mod tanken i overensstemmelse med væskens overflade.Tilslut en udløserkontakt til kameraet, hvis det ønskes. kameraet til en computer, og konfigurer kameraet til en billedhastighed på mindst 1.000 billeder pr. sekund. Vælg den ønskede opløsning, og indstil lukkerhastigheden til én pr. indrammet sekund.Hvis det er relevant, skal du indstille udløsertilstanden til. Dernæst rense en lille scoop og polyoxid methanol kugler med 99% isopropyl alkohol for at fjerne hudolier og andre forurener. Lad kuglerne og scoop tørre i et minut.Præforme testforsøg og juster kameraets position, fokus og opløsning for at opnå den optimale visualiseringskvalitet for splash-hændelsen. Derefter hente kugler med en scoop og rense kugler og skovle med isopropyl alkohol. Når du er klar til at begynde forsøget begynde at filme tanken.Løft hængselplatformen på plads, og hvil en ren tør kugle på platformen. Slip bunden af platformen for at slippe kuglen ind i tanken. Hold derefter op med at filme, gem videofilen, og trim videoen, så den kun viser velkomstbegivenheden.Når du er klar til at gå videre til den næste test hente kuglen med scoop. Kuglen rengøres med isopropylalkohol, og den tørres i et minut, før testen gentages. Når eksperimentet er færdigt tøm tanken og lad det tørre.For at forberede penetrable stoffer til testen adskille de ønskede stoffer i firkantede eller runde lag og bruge Vernier calipre til at måle den komprimerede tykkelse af det tørre stof. Når du konfigurerer eksperimentet montere et andet højhastighedskamera over tanken for at give en top down visning af kuglen påvirker stoffet. Tilslut de vandrette kameraudgange til overliggende kameraindgangsterminaler med BNC-kabler.Tilslut en udløserkontakt til det vandrette kamera. Brug derefter Ethernet-kabler til at slutte begge kameraer til en offlinerouter, der er tilsluttet kameracomputeren. Fokuser og konfigurer begge kameraer som sædvanligt.Når du er klar til at præforme forsøget forsigtigt hvile det tørre stof på overfladen af væsken i tanken. Sikre, at stoffet ikke begynder at synke, før forsøget begynder. Brug en ren, oliefri scoop til at placere stoffet under den hængslede platform.Brug udløserkontakten til at starte samtidig filming af stænkzonen med begge kameraer, før du konfigurerer kollisionen. Fjern stoffet umiddelbart efter kollisionen. Hvis stoffet fragmenter ved sammenstødet og skrammer ikke kan manuelt indsamles tom og rense tanken efter hver retssag for at sikre, at alt stof er fjernet.At begynde at forberede kemisk hydrofobe kugler passer en polyoxid menthol kugle i en akryl holder. Positioneringskugler til overfladebelægning er det vanskeligste aspekt af denne protokol. Positionering styres med laglag akryl plader, der har huller lidt bredere end kuglerne.Spray kuglen med en hydrofobe base coat fra omkring 15 til 30 centimeter væk uden iblødsætning overfladen af kuglen. Dernæst spray kuglen med den hydrofobiske topcoat fra ca. 15 til 30 centimeter væk uden at dyppe overfladen og lad den tørre i et til to minutter. Påfør to eller tre flere top belægninger på samme måde.Lad kuglen tørre i 30 minutter til let brug eller ca. 12 timer til fuld brug. Når præforme virkning test lad kuglen tørre helt efter hvert forsøg i stedet derefter skylle det med isopropyl alkohol. Den hydrofobiske belægning vil nedbrydes efter ca. 20 forsøg.For at genbruge denne kugle skal belægningen fjernes med 99% isopropylalkohol og genanvende basen og toplagene som tidligere beskrevet. For at starte analysen importere en høj hastighed video af splash begivenhed i en video analyse software. Brug skaleringsværktøjerne til at indstille skaleringsværdien i centimeter baseret på linealens synlige område.Gå frem gennem videoen for at finde en passende ramme, der viser splash krone opstigning og luft fastklemning. Mål stænkkronens højde, hulrummets bredde og hulrumsdybden. Brug vinkelmåleværktøjet til at bestemme adskillelsesvinklen.Gå videre i videoen for at finde en passende ramme, der viser Worthington Jet formation og måle Worthington Jet højde. Endelig skal du bruge den automatiske sporingsfunktion til at udtrække tidsposition og hastighedsdato for slagektoren. Hvis sporing afbrydes, skal du bruge manuel sporing, indtil den automatiske sporing kan genoptages.Her blev denne procedure brugt til at vurdere stoffets virkninger på sprøjt fra lodrette påvirkninger. Stænkhøjden med et lag blev forstærket i forhold til stænkhøjden uden stof. Stænkhøjden med to lag svarede nogenlunde til stænkhøjden uden stof.Sprøjten var stærkt svækket med tre og fire lag. Minimal variation blev observeret på tværs af Weber numre for hulrum dybde, splash jordhøjde, og hulrum bredde fra kugler påvirker en enkelt lag stof. Kuglerne lodrette positioner blev sporet under vandet tillader observation af større fald i undersøiske hastighed med hver tilsat lag af stof.Efterforskere skal være meget opmærksomme på opretholdelsen af sanitære forsøgsbetingelser under forsøget for at opnå ensartede og gyldige resultater. Denne teknik er ikke begrænset til de materialer, der præsenteres her og kan foretage sig med materialer af lignende funktionaliteter og kapaciteter. Med indførelsen af en forhøjet reservoir såsom en syring, kan denne procedure forøges til undersøgelser af de lodrette påvirkninger af flydende dråber på faste eller en flydende overflader.Denne protokol kan også præformes i større skala til generiske større indvirkning hastigheder og en stigning vifte af dimensionsløse parametre, som alt går godt for en Naval og industrielle applikationer.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Kinetics of a Particle: Impulse and Momentum

SCIENTISTS IN ACTION

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Visualisering af High Speed ​​Liquid Jet Impaction på en bevægende Surface

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

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

Selektiv Area Ændring af Silicon overfladebefugtelighed af Pulsed UV laser Bestråling i Liquid Miljø

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

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Spektroskopisk Boundary Layer Undersøgelse under ablative Material Testing i PlasmaTron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

Udarbejdelse af Liquid-afstødes Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets med kontrolleret størrelse og tykkelse: En State of the Art protokollen

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

Pool-Kogning Heat-Transfer Enhancement på cylindriske flader med Hybrid Fugtelige Mønstre

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Forberedelse og høj temperatur anti-friktion opførsel af en glat overflade på rustfrit stål

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

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

Effektiv analyse af menneskers eksponering tilstande med kropsbårne dosimetre i 2,4 GHz-båndet

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

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

Visuelt baserede karakterisering af begyndende partikel bevægelse i regelmæssig substrater: fra Laminar turbulente forhold

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

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Fabrikation af Superhydrophobic Metal overflader for anti-Icing applikationer

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations

Microparticle Manipulation af stående overflade akustiske bølger med Dual-frekvens excitationer

We demonstrate a method for increasing the tuning ability of a standing surface acoustic wave (SSAW) for microparticles manipulation in a lab-on-a-chip ...