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

De auteurs wil erkennen de College of Engineering en Computer Wetenschappen (LME) aan de University of Central Florida voor de financiering van dit project, Joshua Bom en Chris Souchik voor splash beelden en Nicholas Smith voor waardevolle feedback.

1. het configureren van het experiment voor verticale effecten
<ol><li>Vul een transparante waterreservoir van afmeting ongeveer 60 cm x 30 cm x 36 cm (lengte x gewicht x diepte) met 32 L water en monteren van een liniaal ('visuele schaal') van de meter verticaal in de container zodanig dat de base bovenop de vloeistof zit, zoals te zien in Figuur 1a. Opmerking: Diepte en breedte van de tank moet groter zijn dan 20 maal de diameter van de grootste bollen gebruikt in het experiment om de...

<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>

Dit protocol beschrijft de proefopzet en aanbevolen procedures voor het onderzoeken van crashende bollen op een diep vloeibare zwembad. We beginnen door te wijzen op vereiste stappen voor het configureren van het experiment voor verticale effecten. Het is belangrijk een omgeving te creëren ideale plons met het gebruik van een voldoende grote plons zone zodanig dat muur effecten zijn te verwaarlozen9, en een geschikte visuele schaal voor het extraheren van kinematica12...

De karakterisering van splash dynamiek als gevolg van verticale effecten van vaste voorwerpen op een diep vloeibare zwembad1 is van toepassing op militaire, Marine en industriële toepassingen zoals ballistische raketten ingang en zee wateroppervlak landing2, 3,4,5. De eerste studies van water plaatsing verliepen goed meer dan een eeuw geleden6,7. Hier stellen we duidelijk diepgaande protocollen en beste praktijken voor het bereiken van consistente resultaten voor water binnenkomst onderzoeken. Om steun geldig proefopzet, wordt een methode gepresenteerd voor het onderhoud van de hygiënische omstandigheden, het ombouwen van Interfaciale voorwaarden, de controle van dimensieloze parameters, de chemische modificatie van botslichaam oppervlak en visualisatie van splash kinematica.
Verticale effecten van crashende hydrofiele bollen op de rustige vloeistof geen teken van lucht-entrapment bij lage snelheden8worden weergegeven. Wij vinden dat de plaatsing van dunne penetrable stoffen bovenop de vloeibare oppervlakte holte vorming als gevolg van gedwongen stroom scheiding1 veroorzaakt. Een schamele bedrag van weefsel op het oppervlak versterkt spatten in een heel scala van gematigde Weber getallen terwijl voldoende gelaagdheid spatten verzwakt terwijl bollen overwinnen op vloeistof post1 sleept. In dit artikel leggen we uit protocollen die geschikt zijn voor de vaststelling van de gevolgen van materiële kracht voor de vermelding van de water van hydrofiele bollen.
Holte vorming van spatten van hydrofobe botslichamen Toon de Hemelvaart van de kroon van een goed ontwikkelde splash, gevolgd door het uitsteeksel van de primaire jet hoog boven het oppervlak in vergelijking met hun tegenhangers water-wens8. Hier presenteren we een aanpak voor het bereiken van de water-repellency via chemisch wijzigen van het oppervlak van hydrofiele bollen.
Met de komst van high-speed camera's, splash visualisatie en karakterisering geworden meer haalbare zijn. Zelfs zo, noemen gevestigde normen op het gebied voor het gebruik van een enkele camera loodrecht op de primaire as van reizen. We laten zien dat het gebruik van een extra hoge snelheid camera voor overhead uitzicht moeten toekennen bollen staking de beoogde locatie.

<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

Verticale effecten van bollen op schoon water geweest het onderwerp van talrijke water binnenkomst onderzoeken holte formatie karakteriseren, plons kroon Hemelvaart en Worthington jet stabiliteit. We vestigen hier, experimentele protocollen voor de behandeling van splash dynamiek als gladde crashende van verschillende bevochtigbaarheid, massa en diameter invloed het vrije oppervlak van een diep vloeibare zwembad gewijzigd door dunne penetrable stoffen en vloeibare oppervlakteactieve stoffen gebieden. Water binnenkomst onderzoeken bieden toegankelijk, gemakkelijk gemonteerd en uitgevoerde experimenten voor de studie van complexe stromingsleer. Hierin presenteren wij een afstembare protocol voor het karakteriseren van splash height, stroom scheiding metrics, en botslichaam kinematica en representatieve resultaten die kunnen worden verworven als onze benadering te reproduceren. De methoden zijn van toepassing wanneer de afmetingen van de karakteristieke splash blijven onder de ongeveer 0.5 m. Echter dit protocol kan worden aangepast voor grotere botslichaam release hoogten en impact snelheden, die goed voorteken voor het vertalen van de resultaten naar Marine en industrie toepassingen.

Dit gevestigde protocollen toestaan voor het naleven van de Worthington jets die voortvloeien uit verticale effecten over een bereik van Weber getallen <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59300/59300eq5.jpg"> zoals te zien in Figuur 2 c. Deze resultaten zijn gepubliceerd in Watson et al.1, waarnaar kan worden verwezen voor de exacte experimentele omstandigheden gebruikt om de hier vermelde gegevens te produceren. Richten we on...

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

Dit protocol blijkt de experimentele basisconfiguratie voor water binnenkomst experimenten met crashende bollen. Methoden voor het ombouwen van vloeistofoppervlak met stoffen penetrable, de voorbereiding van chemisch niet-bevochtiging bollen en stappen voor splash-visualisatie en data-extractie worden besproken.

Effecten van crashende bollen op een diep vloeibare zwembad met gewijzigde vloeistof en botslichaam oppervlakte voorwaarden

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

Dit protocol toont water injecteren experimenten met vrije val bollen. De afwisselingen van vloeibare oppervlakken met doorgedrongen stoffen, de voorbereiding van chemische stoffen in opkomende sferen, spatvisualisatie en gegevensextractie worden besproken. Deze technieken geven inzicht in fundamenteel vloeistofdynamicaonderzoek gericht op het begrijpen van interfaciale interacties tussen vaste objecten en vloeibare lichamen.Het aantonen van de procedure zal Joshua Bom en Jeremy Stephen, undergraduate studenten uit Alberta. Draag tijdens deze procedure nitrilhandschoenen van industriële kwaliteit om te voorkomen dat het water en de botsers met huidoliën worden besmet. Om te beginnen grondig schoon transparante tank met kraanwater en wasmiddel.Vul het vervolgens met een 32 liter kraanwater. Reinig twee metrische linialen met 99% isopropylalcohol en laat ze een minuut drogen. Monteer een liniaal naar de voorkant van de tank met de basis alleen het aanraken van het water.Bevestig de tweede liniaal verticaal onder water. Beveilig vervolgens een scharnierend platform over de tank, zodat het platform zich binnen hetzelfde dieptevlak bevindt als de bovenwaterliniaal ten opzichte van de voorkant van de tank. Pas het platform aan op de maximaal gewenste valhoogte en bevestig vervolgens een multi-LED-lampje aan een articulerende arm en plaats het licht boven en voor de tank om de spatzone onder het platform volledig te verlichten.Stel een zwart scherm aan de achterkant van de tank in om te helpen bij spat- en spouwvisualisatie. Leg een schone olievrije schokdemper zoals een gesloten celspons aan de onderkant van de tank en houd deze op zijn plaats met schone gewichten. Monteer vervolgens een hoge snelheidscamera die naar de tank gericht is in lijn met het oppervlak van de vloeistof.Sluit indien gewenst een triggerschakelaar aan op de camera. Sluit de camera aan op een computer en configureer de camera voor een framesnelheid van ten minste 1.000 frames per seconde. Kies de gewenste resolutie en stel de sluitertijd in op één per ingelijste seconde.Stel indien van toepassing de triggermodus in op Beëindigen. Maak vervolgens een kleine schep en polyoxide methanolbollen met 99% isopropylalcohol schoon om huidoliën en andere verontreinigingen te verwijderen. Laat de bollen en schep een minuut drogen.Testproeven vooraf en pas de camerapositie, focus en resolutie aan om de optimale visualisatiekwaliteit voor het splash-evenement te bereiken. Haal vervolgens de bollen met een schep en reinig de bollen en schep met isopropylalcohol. Wanneer klaar om te beginnen met het experiment beginnen met het filmen van de tank.Til het scharnierplatform op zijn plaats en laat een schone droge bol op het platform rusten. Laat de basis van het platform los om de bol in de tank te laten vallen. Stop vervolgens met filmen, sla het videobestand op en knip de video bij om alleen het spatevenement weer te geven.Wanneer klaar om door te gaan naar de volgende test haal de bol met de schep. Reinig de bol met isopropylalcohol en laat deze een minuut drogen voordat u de test herhaalt. Wanneer het experiment klaar is leeg de tank en laat het drogen.Om penetrable stoffen voor te bereiden voor de test scheiden de gewenste stoffen in vierkante of ronde lagen en gebruik Vernier remklauwen om de gecomprimeerde dikte van de droge stof te meten. Bij het opzetten van het experiment monteren een tweede hoge snelheidscamera over de tank om een top down view van de bol die de stof beïnvloeden. Sluit de horizontale camera-uitgangen aan op de invoerterminals voor de bovenliggende camera met BNC-kabels.Sluit een triggerschakelaar aan op de horizontale camera. Gebruik vervolgens Ethernet-kabels om beide camera's aan te sluiten op een offline router die is aangesloten op de cameracomputer. Focus en configureer beide camera's zoals gewoonlijk.Wanneer het experiment klaar is om het experiment te voorvormen, laat de droge stof voorzichtig rusten op het oppervlak van de vloeistof in de tank. Verzeker dat de stof niet begint te zinken voordat de proef begint. Gebruik een schone, olievrije schep om de stof onder het scharnierende platform te plaatsen.Gebruik de triggerswitch om de spatzone met beide camera's gelijktijdig te filmen voordat u de botsing instelt. Verwijder de stof onmiddellijk na de botsing. Als de stof fragmenten op de impact en de schaafwonden kan niet handmatig worden verzameld leeg en schoon de tank na elke proef om ervoor te zorgen dat alle stof wordt verwijderd.Om te beginnen met de voorbereiding van chemisch hydrofobe bollen passen een polyoxide menthol bol in een acrylhouder. Positioneringsbollen voor een oppervlaktecoating is het moeilijkste aspect van dit protocol. Positionering wordt gecontroleerd met laaglaagf acryl platen die gaten iets breder dan de bollen hebben.Spray de bol met een hydrofobe basislaag van ongeveer 15 tot 30 centimeter afstand zonder het oppervlak van de bol te weken. Vervolgens spuit je de bol met de hydrofobe toplaag van ongeveer 15 tot 30 centimeter afstand zonder het oppervlak te weken en laat het een tot twee minuten drogen. Breng nog twee of drie topcoatings aan op dezelfde manier.Laat de bol 30 minuten drogen voor licht gebruik of ongeveer 12 uur voor volledig gebruik. Bij het voorvormen van botsproeven laat de bol volledig drogen na elke proef in plaats van het spoelen met isopropylalcohol. De hydrofobe coating zal degraderen na ongeveer 20 proeven.Om deze bol te hergebruiken verwijder de coating met 99% isopropylalcohol en past u de basis- en toplaagen opnieuw toe zoals eerder beschreven. Om te beginnen met de analyse importeren van een hoge snelheid video van splash evenement in een video-analyse software. Gebruik de schalengereedschappen om de schaalwaarde in centimeters in te stellen op basis van het zichtbare gebied van de liniaal.Ga door de video om een geschikt frame te vinden dat splash crown ascension en luchtuitsluiting laat zien. Meet de spatkroonhoogte, de spouwbreedte en de holtediepte. Gebruik het hoekmeetgereedschap om de scheidingshoek te bepalen.Ga verder in de video om een geschikt frame te vinden dat Worthington Jet-formatie laat zien en meet de Worthington Jet-hoogte. Ten slotte gebruikt u de functie voor automatisch bijhouden om de tijdelijke positie en de snelheidsdatum voor het botslichaam te extraheren. Als tracking wordt onderbroken, gebruikt u handmatige tracking totdat de automatische tracking kan worden hervat.Hier werd deze procedure gebruikt om de effecten van stof op spatten van verticale effecten te evalueren. De spathoogte met één laag werd versterkt ten opzichte van de spathoogte zonder stof. De spathoogte met twee lagen was ongeveer gelijk aan de spathoogte zonder stof.Het spetteren was zwaar verzwakt met drie en vier lagen. Minimale variatie werd waargenomen over Weber nummers voor holte diepte, splash grond hoogte, en holte breedte van bollen die een enkele laag stof. De bollen verticale posities werden bijgehouden onderwater waardoor de observatie van een grotere daling van de onderwatersnelheid met elke toegevoegde laag stof.Onderzoekers moeten tijdens het experiment veel aandacht besteden aan het behoud van sanitaire experimentele omstandigheden om consistente en geldige resultaten te verkrijgen. Deze techniek is niet beperkt tot de hier gepresenteerde materialen en kan worden onderneming met materialen van soortgelijke functionaliteiten en mogelijkheden. Met de introductie van een verhoogd reservoir, zoals een spuit, kan deze procedure worden verhoogd voor onderzoek van de verticale effecten van vloeibare druppels op vaste of vloeibare oppervlakken.Dit protocol kan ook op grotere schaal worden voorgevormd tot generieke grotere impactsnelheden en een toename van dimensieloze parameters die allemaal goed gaan voor een marine- en industriële toepassingen.

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

Visualisatie van High Speed ​​Liquid Jet Impactie op een bewegend oppervlak

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

Selectieve Area Wijziging van Silicon Surface Bevochtigbaarheid door Pulsed UV Laser bestraling in Liquid Milieu

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

Emissie spectroscopische Boundary Layer Investigation tijdens Ablatief materiaaltestreactoren in 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

Voorbereiding van de Liquid-geëxpandeerd Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets met gecontroleerde grootte en dikte: A State of the Art Protocol

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-Boiling Heat-Transfer Enhancement op cilindrische oppervlakken met Hybrid Bevochtigbare Patterns

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

Voorbereiding en hoge-temperatuur-Anti-adhesie gedrag van een glad oppervlak op roestvast staal

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

Effectieve analyse van menselijke blootstellingsvoorwaarden met lichaamsgebonden Dosimeters in de 2,4 GHz-Band

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

Visueel gebaseerd karakterisering van de beginnende Particle beweging in regelmatige substraten: van laminaire turbulente omstandigheden

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

Fabricage van Superhydrophobic metalen oppervlakken voor anti-slagroom toepassingen

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 manipulatie door permanent oppervlakte akoestische golven met Dual-frequentie excitaties

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 ...