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

Die Autoren möchten der College of Engineering and Computer Sciences (Mel) an der University of Central Florida für die Finanzierung dieses Projektes Joshua Bom und Chris Souchik für Splash Bilder und Nicholas Smith für wertvolles Feedback zu erkennen.

1. konfigurieren das Experiment für vertikale Auswirkungen
<ol><li>Füllen Sie einen transparente Wassertank Abmessungen ca. 60 cm x 30 cm x 36 cm (Länge x Gewicht x Tiefe) mit 32 L Wasser und montieren einen Messgerät Herrscher ("visuelle Skala") vertikal im Inneren des Behälters so, dass die Basis oben auf der Flüssigkeit sitzt, wie in Figur 1azu sehen. Hinweis: Tiefe und Breite des Behälters müssen größer als 20-Mal den Durchmesser der größten Kugeln in das Experiment verw...

<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>

Dieses Protokoll beschreibt die Versuchsplanung und best Practices für Untersuchungen der frei fallende Kugeln auf ein tief flüssigen Pool. Wir beginnen mit Hervorhebung der notwendigen Schritte zur Konfiguration des Experiments für vertikale Auswirkungen. Es ist wichtig, eine ideale Splash-Umgebung mit einer ausreichend großen Splash Zone erstellen, so dass Wandeffekte vernachlässigbar9und eine geeignete visuelle Skala für die Gewinnung von Kinematik12,<su...

Die Charakterisierung der Splash Dynamik durch vertikale Auswirkungen von festen Körpern auf einer tief flüssigen Pool1 gilt für Militär, Marine und industrielle Anwendungen wie ballistische Flugkörper Eintrag und Meer Wasseroberfläche landen2, 3,4,5. Die erste der Wassereintritt Studien wurden auch vor mehr als einem Jahrhundert6,7. Hier schaffen wir klare detaillierte Protokolle und best Practices für konsistente Ergebnisse für Wasser Eintrag Untersuchungen zu erreichen. Um gültige experimentelles Design zu erleichtern, wird ein Verfahren vorgestellt, für die Wartung der sanitären Bedingungen, Änderung der Grenzflächen Bedingungen, Kontrolle der dimensionslose Parameter, chemische Modifikation der Impaktor Oberfläche und Visualisierung von Splash Kinematik.
Vertikale Auswirkungen der freifallenden hydrophilen Kugeln auf der ruhenden Flüssigkeit zeigen keine Lufteinschlüsse bei niedrigen Geschwindigkeiten8. Wir finden, dass die Platzierung der dünne durchlässig Stoffe auf der flüssigen Oberfläche Bildung durch erzwungene Strömung Trennung1verursacht. Eine magere Menge Stoff auf der Oberfläche verstärkt über einen Zahlenbereich moderate Weber plantschen, während ausreichend Schichtung dämpft plantschen Sphären zu überwinden bei Fluid Eintrag1ziehen. In diesem Artikel erklären wir Protokolle für die Festlegung der Auswirkungen der Materialstärke auf das Eindringen von Wasser von hydrophilen Bereiche geeignet.
Kavität bilden Spritzer aus hydrophoben Impaktoren zeigen den Aufstieg einer gut entwickelten Splash-Krone, gefolgt von der Vorsprung des primären Jet hoch über der Oberfläche im Vergleich zu ihrem Wasser-Geschmack Gegenstücke8. Hier stellen wir einen Ansatz zur Wasserabweisung durch chemisch verändern die Oberfläche des hydrophilen Sphären zu erreichen.
Mit dem Aufkommen von High-Speed-Kameras Splash Visualisierung und Charakterisierung erreichbarer geworden. Trotzdem rufen etablierte Standards im Bereich für die Verwendung einer einzigen Kamera orthogonal zu der primären Achse des Reisens. Wir zeigen, dass die Verwendung einer zusätzlichen High-Speed-Kamera für obenliegende Ansichten zu zusprechen, dass Kugeln schlagen die vorgesehene Stelle notwendig ist.

<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 Auswirkungen der Kugeln auf sauberes Wasser wurden zahlreiche Wasser Eintrag untersucht Charakterisierung Bildung, splash Krone Aufstieg und Worthington jet-Stabilität. Hier schaffen wir experimentelle Protokolle für die Prüfung Splash Dynamik, wenn glatt fallendes der unterschiedlichen Benetzbarkeit, Masse und Durchmesser Auswirkungen die freie Oberfläche eines tief flüssigen Pools durch dünne Stoffe durchlässig und flüssige Tenside geändert Sphären. Wasser-Eintrag Untersuchungen liefern zugänglich, leicht montiert und ausgeführten Experimente zur Untersuchung komplexer Strömungsmechanik. Wir präsentieren hier einen abstimmbaren Protokoll zur Charakterisierung von Splash Höhe, Strömung Trennung Metriken und Impaktor Kinematik und repräsentative Ergebnisse die erworben werden können, wenn unser Ansatz zu reproduzieren. Die Methoden sind anwendbar, wenn charakteristische Splash Dimensionen unter ca. 0,5 m bleiben. Dieses Protokoll kann jedoch für größere Höhen der Impaktor-Release und Aufprallgeschwindigkeiten, die ein gutes Omen für die Übersetzung Ergebnisse zu Marine und Industrieanwendungen.

Dies etablierte Protokolle ermöglichen die Einhaltung der Worthington Jets aus vertikalen Auswirkungen über eine Reihe von Weber-Nummern <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59300/59300eq5.jpg"> wie in Abbildung 2 czu sehen. Diese Ergebnisse erscheinen in Watson Et Al.1, die für die genaue experimentelle Bedingungen verwendet, um die enthaltenen Daten produzieren verwiesen werden kann. Wir konzentrieren uns auf dem schmalen ...

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

Dieses Protokoll zeigt die experimentelle Grundkonfiguration für Wasser Eintrag Experimente mit frei fallende Kugeln. Methoden für die Veränderung der flüssigen Oberfläche mit durchlässigen Stoffen, die Vorbereitung der chemisch nichtnetzende Sphären und Schritte für die Splash-Visualisierung und Daten-Extraktion werden diskutiert.

Auswirkungen der frei fallende Kugeln auf ein tief flüssigen Pool mit veränderten Flüssigkeit und Impaktor Oberflächenbedingungen

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

Dieses Protokoll zeigt Wasserinjektionsexperimente mit Freifallkugeln. Diskutiert werden die Wechsel von flüssigen Oberflächen mit eingedrungenen Geweben, die Herstellung chemischer Stoffe in aufstrebenden Sphären, die Spritzvisualisierung und die Datenextraktion. Diese Techniken geben Einblicke in die grundlegende Forschung zur Strömungsdynamik, die auf das Verständnis von Grenzflächenwechselwirkungen zwischen festen Objekten und fluiden Körpern ausgerichtet ist.Demonstriert wird das Verfahren von Joshua Bom und Jeremy Stephen, Studenten aus Alberta. Tragen Sie während dieses Verfahrens industrielle Nitrilhandschuhe, um eine Kontamination des Wassers und der Schlagstoffe mit Hautölen zu vermeiden. Beginnen Sie gründlich transparenten Tank mit Leitungswasser und Reinigungsmittel gründlich zu reinigen.Dann füllen Sie es mit 32 Liter Leitungswasser. Reinigen Sie zwei metrische Lineale mit 99%Isopropylalkohol und lassen Sie sie für eine Minute trocknen. Montieren Sie ein Lineal mit Blick auf die Vorderseite des Tanks mit der Basis nur das Wasser berühren.Fixieren Sie das zweite Lineal vertikal unter Wasser. Dann sichern Sie eine aufklappbare Plattform über dem Tank, so dass die Plattform innerhalb der gleichen Tiefenebene wie die oben wasserlineal in Bezug auf die Vorderseite des Tanks ist. Stellen Sie die Plattform auf die maximal gewünschte Fallhöhe ein und befestigen Sie dann ein Multi-LED-Licht an einem Gelenkarm und positionieren Sie das Licht über und vor dem Tank, um die Spritzzone unter der Plattform vollständig auszuleuchten.Stellen Sie einen schwarzen Bildschirm auf der Rückseite des Tanks ein, um bei der Visualisierung von Spritzern und Hohlräumen zu helfen. Legen Sie einen sauberen ölfreien Stoßdämpfer wie einen geschlossenen Zellschwamm an den Boden des Tanks und halten Sie ihn mit sauberen Gewichten an Ort und Stelle. Als nächstes montieren Sie eine Hochgeschwindigkeitskamera mit Blick auf den Tank in Übereinstimmung mit der Oberfläche der Flüssigkeit.Schließen Sie auf Wunsch einen Triggerschalter an die Kamera an. Schließen Sie die Kamera an einen Computer an, und konfigurieren Sie die Kamera für eine Bildrate von mindestens 1.000 Bildern pro Sekunde. Wählen Sie die gewünschte Auflösung und stellen Sie die Verschlusszeit auf eine pro gerahmter Sekunde ein.Legen Sie ggf. den Triggermodus auf Ende fest. Als nächstes reinigen Sie eine kleine Schaufel und Polyoxid-Methanolkugeln mit 99%Isopropylalkohol, um Hautöle und andere Verunreinigungen zu entfernen. Lassen Sie die Kugeln und Schaufel für eine Minute trocknen.Preform testet Und passt die Kameraposition, den Fokus und die Auflösung an, um die optimale Visualisierungsqualität für das Spritzereignis zu erreichen. Dann holen Sie die Kugeln mit einem Schaufel und reinigen Sie die Kugeln und Schaufel mit Isopropylalkohol. Wenn Sie bereit sind, mit dem Experiment zu beginnen, beginnen Sie mit dem Filmen des Tanks.Heben Sie die Scharnierplattform an Ort und Stelle und ruhen Sie eine saubere trockene Kugel auf der Plattform. Lösen Sie die Basis der Plattform, um die Kugel in den Tank fallen zu lassen. Beenden Sie dann das Filmen, speichern Sie die Videodatei, und trimmen Sie das Video, um nur das Splash-Ereignis anzuzeigen.Wenn Sie bereit sind, mit dem nächsten Test fortzufahren, rufen Sie die Kugel mit dem Scoop ab. Reinigen Sie die Kugel mit Isopropylalkohol und lassen Sie sie eine Minute trocknen, bevor Sie den Test wiederholen. Wenn das Experiment beendet ist, leeren Sie den Tank und lassen Sie ihn trocknen.Um durchdringende Stoffe für den Test vorzubereiten, trennen Sie die gewünschten Stoffe in quadratische oder runde Lagen und verwenden Vernier-Sättel, um die komprimierte Dicke des trockenen Gewebes zu messen. Wenn Sie das Experiment einrichten, montieren Sie eine zweite Hochgeschwindigkeitskamera über dem Tank, um eine Ansicht von oben nach unten auf die Kugel zu bieten, die auf den Stoff wirkt. Schließen Sie die horizontalen Kameraausgänge mit BNC-Kabeln an die Overhead-Kamera-Eingangsklemmen an.Schließen Sie einen Triggerschalter an die horizontale Kamera an. Verwenden Sie dann Ethernet-Kabel, um beide Kameras mit einem Offline-Router zu verbinden, der mit dem Kameracomputer verbunden ist. Fokussieren und konfigurieren Sie beide Kameras wie gewohnt.Wenn Sie bereit sind, das Experiment vorzuforsen, ruhen Sie das trockene Gewebe vorsichtig auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Tank. Stellen Sie sicher, dass der Stoff nicht vor Beginn der Prüfung zu sinken beginnt. Verwenden Sie eine saubere, ölfreie Schaufel, um das Gewebe unter der aufklappbaren Plattform zu positionieren.Verwenden Sie den Triggerschalter, um gleichzeitig mit beiden Kameras die Spritzzone zu filmen, bevor Sie die Kollision einrichten. Entfernen Sie den Stoff unmittelbar nach der Kollision. Wenn das Gewebe beim Aufprall fragmentiert und die Kratzer nicht manuell leer gesammelt werden können und den Tank nach jeder Prüfung reinigen, um sicherzustellen, dass das gesamte Gewebe entfernt wird.Um mit der Herstellung chemisch hydrophober Kugeln zu beginnen, fügen Sie eine Polyoxid-Mentholkugel in einen Acrylhalter ein. Die Positionierung von Kugeln für eine Oberflächenbeschichtung ist der schwierigste Aspekt dieses Protokolls. Die Positionierung wird mit Schichtbeschichtung Acrylplatten gesteuert, die Löcher etwas breiter als die Kugeln haben.Sprühen Sie die Kugel mit einer hydrophoben Grundschicht aus etwa 15 bis 30 Zentimetern Entfernung, ohne die Oberfläche der Kugel einzuweichen. Als nächstes sprühen Sie die Kugel mit der hydrophoben Deckschicht aus etwa 15 bis 30 Zentimetern Entfernung, ohne die Oberfläche einzuweichen und lassen Sie sie ein bis zwei Minuten trocknen. Tragen Sie zwei oder drei weitere Top-Beschichtungen auf die gleiche Weise auf.Lassen Sie die Kugel für 30 Minuten für den leichten Gebrauch oder etwa 12 Stunden für den vollen Gebrauch trocknen. Bei der Vorformung lassen Die Kugel nach jeder Prüfung vollständig trocknen, anstatt sie mit Isopropylalkohol zu spülen. Die hydrophobe Beschichtung wird nach etwa 20 Versuchen abgebaut.Um diese Kugel wiederzuverwenden, entfernen Sie die Beschichtung mit 99%isopropylalkohol und wenden Sie die Grund- und Deckschichten wie zuvor beschrieben erneut an. Um die Analyse zu starten, importieren Sie ein Hochgeschwindigkeitsvideo des Splash-Ereignisses in eine Videoanalysesoftware. Verwenden Sie die Skalierungswerkzeuge, um den Skalierungswert in Zentimetern basierend auf dem sichtbaren Bereich des Lineals festzulegen.Fahren Sie durch das Video, um einen geeigneten Rahmen zu finden, der Spritzkronenaufstieg und Lufteinschlüsse zeigt. Messen Sie die Spritzkronenhöhe, die Hohlraumbreite und die Hohlraumtiefe. Verwenden Sie das Winkelmesswerkzeug, um den Trennwinkel zu bestimmen.Gehen Sie im Video weiter, um einen geeigneten Rahmen zu finden, der die Worthington Jet-Formation zeigt, und die Worthington Jet-Höhe zu messen. Verwenden Sie schließlich die automatische Nachverfolgungsfunktion, um die zeitliche Position und das Geschwindigkeitsdatum für den Aufpraller zu extrahieren. Wenn die Nachverfolgung unterbrochen wird, verwenden Sie die manuelle Nachverfolgung, bis die automatische Nachverfolgung fortgesetzt werden kann.Hier wurde dieses Verfahren verwendet, um die Auswirkungen von Gewebe auf das Spritzen von vertikalen Stößen zu bewerten. Die Spritzhöhe mit einer Lage wurde relativ zur Spritzhöhe ohne Stoff verstärkt. Die Spritzhöhe mit zwei Lagen entsprach in etwa der Spritzhöhe ohne Stoff.Das Spritzen wurde stark mit drei und vier Lagen abgeschwächt. Bei den Weber-Zahlen wurden minimale Abweichungen für Hohlraumtiefe, Spritzbodenhöhe und Hohlraumbreite von Kugeln beobachtet, die eine einzelne Stofflage beeinflussen. Die vertikalen Positionen der Kugeln wurden unter Wasser verfolgt, was die Beobachtung größerer Abnahmen der Unterwassergeschwindigkeit mit jeder zusätzlichen Stofflage ermöglicht.Die Ermittler müssen während des Experiments sehr darauf achten, dass die hygienischen Versuchsbedingungen erhalten bleiben, um konsistente und valide Ergebnisse zu erzielen. Diese Technik ist nicht auf die hier vorgestellten Materialien beschränkt und kann mit Materialien mit ähnlichen Funktionalitäten und Fähigkeiten hergestellt werden. Mit der Einführung eines erhöhten Reservoirs wie eines Syrings kann dieses Verfahren für Untersuchungen der vertikalen Einschläge von flüssigen Tröpfchen auf feste oder flüssige Oberflächen beschleunigt werden.Dieses Protokoll kann auch in größerem Maßstab auf generische größere Aufprallgeschwindigkeiten und eine Erhöhung der Anzahl von dimensionenlosen Parametern vorgeformt werden, was für Marine- und Industrieanwendungen gut geeignet ist.

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Kinetics of a Particle: Impulse and Momentum

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Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Visualisierung von High-Speed-Flüssigkeitsstrahl-Impaction auf einer sich bewegenden Oberfläche

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

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

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

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

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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 ...

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Herstellung von Flüssig-abgeblättert Transition Metalldichalkogenid -Nanoschichten mit kontrollierter Größe und Stärke: A State of the Art-Protokoll

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

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Visuell basierte Charakterisierung der beginnenden Partikelbewegung in regelmäßigen Substraten: vom laminaren zum turbulenten Bedingungen

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

Herstellung von Superhydrophob Metalloberflächen für Anti-Icing-Anwendungen

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Mikropartikel Manipulation durch ständigen akustischen Oberflächenwellen mit Zweifrequenz-Erregungen

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