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

Författarna vill erkänna College of Engineering och dator vetenskaper (östeuropeiska länder) vid University of Central Florida för att finansiera detta projekt, Joshua Bom och Chris Souchik för splash bildspråk och Nicholas Smith för värdefulla synpunkter.

1. Konfigurera experimentet för vertikala effekter
<ol><li>Fyll en transparent vattentank mått ca 60 cm x 30 cm x 36 cm (längd x vikt x djup) med 32 L vatten och montera en mätare linjal ('visuell skala') vertikalt inuti behållaren så att basen sitter ovanpå vätskan, som kan ses i figur 1a. Obs: Djup och bredd av tanken måste vara större än 20 gånger diametern på de största områdena som används i försöket till att väggen effekter försumbar9. S...

<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>

Det här protokollet beskriver experimentell design och bästa praxis för undersökningar av fritt sfärer på en djupt flytande pool. Vi börjar med att lyfta fram stegen som krävs för att konfigurera experimentet för vertikala effekter. Det är viktigt att skapa en idealisk splash miljö med användning av en tillräckligt stor splash zon så att väggen effekter är försumbar9och en lämplig visuell skala för att extrahera kinematik12,1...

Karakterisering av splash dynamics uppkommer vertikala effekter av fasta föremål på en djupt flytande pool1 är tillämplig på militär-, sjö- och industriella applikationer såsom ballistiska missiler intrade och havet vattenytan landning2, 3,4,5. De första studierna av vatten posten genomfördes väl mer än ett sekel sedan6,7. Här, upprättar vi klart djupgående protokoll och bästa praxis för att uppnå konsekventa resultat för vatten inträde utredningar. För att underlätta giltig experimentell design, presenteras en metod för underhåll av sanitära förhållanden, ändring av gränsskiktspänning villkor, kontroll av dimensionslösa parametrar, kemisk modifiering av kollisionsblocket yta och visualisering av splash kinematik.
Vertikala effekterna av fritt hydrofil sfärer på den quiescent vätskan visar inga tecken på luftinneslutning vid låga hastigheter8. Vi tycker att placeringen av tunn genomträngliga tyger ovanpå flytande ytan orsakar hålighet bildning på grund av påtvingad flöde separation1. En mager mängd tyg på ytan förstärker stänk över en rad moderata Weber siffror medan tillräckligt skiktning dämpar stänk som sfärer övervinna drar vätska inträde1. I den här artikeln förklarar vi protokoll som är lämpliga för att fastställa effekterna av materiella styrka på posten vatten hydrofil sfärer.
Hålighet bildar stänk från hydrofoba slagkvarnar Visa Uppstigningen av välutvecklade splash krona, följt av den utskjutande delen av primära jet högt ovanför ytan jämfört med deras vatten-tycke motsvarigheter8. Här presenterar vi en strategi för att uppnå vattenavvisande genom kemiskt ändrar ytan av hydrofil sfärer.
Med tillkomsten av höghastighets kameror, har splash visualisering och karakterisering blivit mer uppnåeliga. Trots detta kallar etablerade standarder inom området för användning av en enda kamera ortogonal mot den primära axeln av resor. Vi visar att användning av en ytterligare höghastighetskamera för overhead vyer är nödvändigt att behandla sfärer strike den tilltänkta platsen.

<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

Vertikala effekter av sfärer på rent vatten har varit föremål för talrika vatten inträde utredningar kännetecknar hålighet bildandet, splash crown uppstigning och Worthington jet stabilitet. Här, fastställa vi experimentella protokoll för att pröva splash dynamics när smidigt upp sfärer av varierande Vätbarheten, massan och diametern inverkan gratis ytan av en djupt flytande pool som modifierats av tunn genomträngliga tyger och flytande tensider. Vatten inträde utredningar ge tillgänglig, lätt monterade och utförda experiment för att studera komplexa strömningsmekanik. Vi presenterar häri ett avstämbara protokoll för kännetecknar splash höjd, flöde separation mätvärden, och slaganordningens kinematik och representativa resultat som kan förvärvas om reproducera vår strategi. Metoderna är tillämpliga när karakteristiska splash dimensioner ligga under ca 0,5 m. Detta protokoll kan dock vara anpassade för större Slaganordningen release höjder och inverkan hastigheter, vilket bådar gott för att omsätta resultaten till sjö och industriapplikationer.

Detta etablerat protokoll kan för iakttagandet av Worthington jets följd vertikala effekter över ett utbud av Weber numrerar <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59300/59300eq5.jpg"> som kan ses i figur 2 c. Dessa resultat publiceras i Watson et al.1, som kan refereras för de exakta försöksbetingelser som används för att producera de data som presenteras häri. Vi fokuserar på den smala avlånga filmen av vätska stick...

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

Detta protokoll visar den grundläggande experimentella konfigurationen för vatten inträde experiment med fritt sfärer. Metoder för modifiering av flytande ytan med genomträngliga tyger, beredning av kemiskt icke-vätning sfärer och steg för splash visualisering och data utvinning diskuteras.

Effekterna av fritt sfärer på en djupt flytande Pool med förändrad vätske- och slaganordningens ytförhållanden

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

Detta protokoll visar vatten injicera experiment med fritt fall sfärer. Växlingarna av flytande ytor med penetrerade tyger, beredningen av kemiska i framväxande sfärer, stänk visualisering och data extraktion diskuteras. Dessa tekniker ger insikt i grundläggande vätskedynamik forskning inriktad på att förstå interfacial interaktioner mellan fasta objekt och flytande kroppar.Visar förfarandet kommer att Joshua Bom och Jeremy Stephen, studenter från Alberta. Använd handskar av industriell kvalitet nitril under hela denna procedur för att undvika att förorena vattnet och slaggarna med hudoljor. Att börja noggrant rengöra transparent tank med kranvatten och rengöringsmedel.Fyll den sedan med en 32 liter kranvatten. Rengör två metriska linjaler med 99%isopropylalkohol och låt dem torka i en minut. Montera en linjal som vetter mot tankens framsida med basen som bara vidrör vattnet.Fixera den andra linjalen vertikalt under vattnet. Sedan säkra en gångjärn plattform över tanken så att plattformen är inom samma djup plan som ovanstående vatten linjalen med avseende på framsidan av tanken. Justera plattformen till maximal önskad fallhöjd sedan fäst en multi LED-ljus till en artikulerande arm och placera ljuset ovanför och framför tanken för att helt belysa stänkzonen under plattformen.Ställ in en svart skärm på baksidan av tanken för att hjälpa till med stänk och hålighet visualisering. Lägg en ren oljefri stötdämpare som en sluten cellsvamp i botten av tanken och håll den på plats med rena vikter. Därefter montera en höghastighetskamera vänd mot tanken i linje med ytan av vätskan.Anslut en avtryckarbrytare till kameran om så önskas. Anslut kameran till en dator och konfigurera kameran för en bildhastighet på minst 1 000 bildrutor per sekund. Välj önskad upplösning och ställ in slutartiden på en per inramad sekund.Om tillämpligt ställa in utlösarläget till End. Därefter rengör en liten skopa och polyoxid metanol sfärer med 99%isopropyl alkohol för att avlägsna huden oljor och andra förorenar. Låt sfärerna och skopan torka i en minut.Försök med preformtest och justera kamerans position, fokus och upplösning för att uppnå den optimala visualiseringskvaliteten för splash-händelsen. Hämta sedan sfärerna med en skopa och rengör sfärerna och skopa med isopropylalkohol. När redo att börja experimentet börja filma tanken.Lyft gångjärnsplattformen på plats och vila en ren torr sfär på plattformen. Släpp basen av plattformen för att släppa sfären i tanken. Sluta sedan filma, spara videofilen och trimma videon så att den bara visar plaskhändelsen.När redo att gå vidare till nästa test hämta sfären med scoop. Rengör klotet med isopropylalkohol och låt den torka i en minut innan du upprepar testet. När experimentet är färdigt tömma tanken och låt den torka.För att förbereda peneerbara tyger för testet separera de önskade tygerna i kvadratiska eller runda plies och använda Vernier bromsok för att mäta den komprimerade tjockleken på det torra tyget. När du ställer in experimentet montera en andra höghastighetskamera över tanken för att ge en uppifrån och ner-vy över den sfär som påverkar tyget. Anslut de horisontella kamerautgångarna till de ovanliggande kamerans ingångsterminaler med BNC-kablar.Anslut en avtryckarströmbrytare till den horisontella kameran. Använd sedan Ethernet-kablar för att ansluta båda kamerorna till en offline-router som är ansluten till kameradatorn. Fokusera och konfigurera båda kamerorna som vanligt.När du är redo att förforma experimentet vila försiktigt den torra tyget på ytan av vätskan i tanken. Försäkra att tyget inte börjar sjunka innan rättegången börjar. Använd en ren, oljefri skopa för att placera tyget under den gångjärnsförsedda plattformen.Använd avtryckarbrytaren för att börja samtidigt filma stänkzonen med båda kamerorna innan du ställer in kollisionen. Ta bort tyget direkt efter kollisionen. Om tyget fragment på islag och skraporna inte kan manuellt samlas tom och rengöra tanken efter varje försök att försäkra att allt tyg tas bort.För att börja förbereda kemiskt hydrofoba sfärer passar en polyoxid mentol sfär i en akryl hållare. Positioneringssfärer för en ytbeläggning är den svåraste aspekten av detta protokoll. Positionering styrs med lagerlack akrylark som har hål något bredare då sfärerna.Spraya sfären med ett hydrofoba baslack från ca 15 till 30 centimeter bort utan att blötlägga sfärens yta. Därefter spraya sfären med det hydrofoba topplacket från ca 15 till 30 centimeter bort utan att blötlägga ytan och låt den torka i en till två minuter. Applicera två eller tre toppbeläggningar till på samma sätt.Låt klotet torka i 30 minuter för lätt användning eller ca 12 timmar för fullt bruk. När förformningspåverkan testar, låter spheren torrt fullständigt efter varje försök som sköljer därefter det med isopropylalkohol. Den hydrofoba beläggningen kommer att brytas ned efter cirka 20 försök.För att återanvända denna sfär ta bort beläggningen med 99%isopropylalkohol och återapplicera bas- och topplacken som tidigare beskrivits. Till att börja analysen importera en hög hastighet video av splash händelse i en video analys programvara. Använd skalningsverktygen för att ange skalningsvärdet i centimeter baserat på linjalens synliga område.Avancera genom videon för att hitta en lämplig ram som visar splash crown uppstigning och luft entrapment. Mät stänkkronans höjd, hålighetsbredden och hålighetsdjupet. Använd vinkelmätningsverktyget för att bestämma separationsvinkeln.Avancera vidare i videon för att hitta en lämplig ram som visar Worthington Jet formation och mäta Worthington Jet höjd. Använd slutligen funktionen automatisk spårning för att extrahera tidsmässig position och hastighetsdatum för slagtorn. Om spårning avbryts använd manuell spårning tills automatisk spårning kan återupptas.Här användes detta förfarande för att utvärdera effekterna av tyg på stänk från vertikala effekter. Stänkhöjden med ett ply förstärktes i förhållande till stänkhöjden utan tyg. Stänkhöjden med två plies motsvarade ungefär stänkhöjden utan tyg.Stänket var kraftigt försvagat med tre och fyra plies. Minimal variation observerades över Weber nummer för hålighet djup, stänk markhöjd och hålighet bredd från sfärer som påverkar en enda 1 ly av tyg. Sfärerna vertikala positioner spårades under vattnet möjliggör observation av större minskningar i undervattenshastighet med varje tillagd 1: a av tyg.Utredarna måste ägna stor uppmärksamhet åt underhåll av sanitära experimentella förhållanden under experimentet för att få konsekventa och giltiga resultat. Denna teknik är inte begränsad till de material som presenteras här och kan företag med material av liknande funktioner och kapacitet. Med införandet av en förhöjd reservoar som en syring, kan detta förfarande upped för undersökningar av de vertikala effekterna av flytande droppar på fasta eller en flytande ytor.Detta protokoll kan också förformas i större skala till generiska större påverkan hastigheter och en ökning utbud av dimensionslösa parametrar som alla går bra för en Naval och industriella tillämpningar.

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 av High Speed ​​Liquid Jet Impac på en rörlig yta

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 Ändring av Silicon ytvätbarhet av pulsad UV laserstrålning i flytande miljö

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

Emission Spektroskopiska Boundary Layer Undersökning under ablativ Material Testing Plasma

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

Framställning av Vätske exfolierad övergångsmetall Dichalcogenide Nanosheets med reglerad storlek och tjocklek: En State of the Art protokollet

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 värmeöverförings Enhancement på cylindriska ytor med Hybrid Vätbara Mönster

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

Förberedelse och hög temperatur anti vidhäftning beteende av en hal yta på rostfritt 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 analys av människors exponeringsförhållanden med kroppsburen dosmätare i 2,4 GHz-bandet

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

Visuellt baserat karakterisering av den begynnande partikel Motion i regelbundna substrat: från laminär till Turbulent villkor

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

Tillverkning av superhydrofobt metallytor för förhindra isbildning 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 av ständiga ytan akustiska vågor med dubbla frekvenser Magnetiseringar

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 ...