Katkıları için damlacık darbe dinamikleri ince akan sıvı filmler üzerinde dalgaların çalışmaya film denetimi

Aslında, iki kategoriye etkileri incelenmiştir; damla ile düşük atalet için ilk oldu (Yani, damla Weber numarası, (bizd= ρdu2/σ) 3.1 24.0 için arasında değişen ikinci oldu damla ile yüksek atalet (i.e.,Wed 94-539) için bir sıçrama sonucu ortaya çıkan. Aynı deneysel işlemin, ancak, her iki çalışmaları izledi. Çalışmada kullanılan diğer ilgili boyutsuz miktarlar filmin Reynolds sayısı dahil (Re ρq= /wµ55.5 ve 333 arasında değişen,), filmin Weber numarasını (biz ρhNuN2 = /σ0.1061 ile 2.1024 arasında değişen,), açılan Ohnesorge numarası (Oh = µ/ (ρσd)1/20.0018 ve 0.0025 arasında değişen,) ve Kapitza (Ka σρ1/3/g = 1/3 µ su için 3363 olmak hesaplanan 4/3). Yaptığı çalışmalarda ünlü film kalınlığı (hN = [(3µ2Re)/(ρ2gsinβ)]1/3) aralığı için 4.034 x 10-4 x 10-4 m, 7.328 için gelen bulundu yaptığı çalışmalarda ünlü film hızı (uN = ρgsinβhN2/3µ) aralığı için 0.1376 0.4545 m/s den bulundu. Her şeyden denklemler, q 0.001667 ve 0.01 m3/s arasında değişen film akışı oranıdır; β 15˚ yatay için sabit substrat eğim açısı olduğunu; μ ve ρ viskozite ve yoğunluğu, sırasıyla, tahmini 0,001 Pa s ve 1000 kg/m3su. σ yüzey gerilimi (0,072 N/m); güçtür ve g yerçekimi kuvveti (9,81 m/s2). Biraz benzer (Şekil 4), sergilenen rağmen net olarak spottable farklı bir sayısını düşük atalet etkilerin eğilimleri, görülmektedir. İlk olarak, genellikle’nun dalga kambur bölgesinde üretilen uydu damla boyutunu her zaman daha büyük etkisi diğer bölgeler için karşılaştırıldığında fark ettim. Geriye doğru bakıldığında, tam tersi kapiller dalga bölgesine doğru bulundu. Uydu damla her zaman çok küçüktü. Radyal dalga etkileyen damla tarafından üretilen mevcut kapiller dalgalar tarafından bastırılmış olur kaynaklanır. Sonuç olarak, daha fazla dalga yayılımı açılan dikey olarak uzatmak için hangi içinde belgili tanımlık damla yeterince uzun kolon, böylece geliştirmek için potansiyel lider sadece küçük ikincil damla fırlatma için ince sütunlarından kaybetme sonuç engellenir kurdu. Ayrıca bir çağlayan eğilimi çok diğer bölgelere göre dalga kambur üzerinde azaltılmış gözlendi. Tüm durumlarda muayene, kısmi birleştirme ürün, düz bir film iken başka bir kısmi birleştirme pek deneyimli, üçe dörde kadar gözlenir. Sütun yüksekliğini de daha yüksek ve en dalga kambur bölgesindeki diğer bölgeler ile karşılaştırıldığında akış yönünde yatırılmış olmak gözlendi. Diğer bölgelerinde etkisi ile karşılaştırıldığında düz film bölgesine, zıplayan bir sonuç eğilim artış vardır. Bu drenaj/arasında açılan ve böylece birleşme önlenmesi film, araya giren hava tabakasının incelmesi yavaşlatır bu ince düz film tarafından teslimi sarf güçlü yağlama kuvvet nedeniyle oluşur. Bunlar da gözlenen damla deformasyon yanı sıra nihai kalkış sonuçlanır. İçinde karşılaştırma, dalga kambur üzerindeki etkileri daha kısmen film, (olarak kapiller dalga bölgesinde bulunan), önceden varolan dalgalar yokluğu kalınlığı nedeniyle kısmi birleştirme yatkındır ve nihayet akışı devridaim azaltılmış yağlama kuvvet nedeniyle Bu bölge. Bunlar üst üste bu üretilen diğer bölgeler’den oldukça uzun sütun nesil neden. Artış ile sıvı film akış hızı (Yani, film Re); kapiller dalgalar üzerindeki etkileri kez sonuçlanan bir nazik birleşme olmadan kapiller dalga damla sürme içinde (bkz. Şekil 5a-5 h). Bu haddeleme damla (Şekil 5 d-5f) sonra görüşürüz nerede (gösterilmez) kısmi bir birleştirme deneyimleri geliyor üzerinde yalnız kambur (Şekil 5 g ve 5 h) tırmanıyor. Ancak, düz film bölge üzerindeki etkisi sonucu zıplayan modu lehine sabit bir kısmi birleştirme değiştirir. Kapiller dalga etkisi söz konusu olduğunda hangi “üzerinde açılan”bindi”, bu nedenle damla gözlenen sürgülü bir yastık” hareket daha yakından bitkin kapiller dalgalar film Re artış yol açtı. En azından Readlı, çok hızlı açılan off pinching genellikle (Toplam boyutu % 90 ilk damla), düz film bölge daha sonra birleştirir ve bir normal kısmi birleştirme sonuçları önce bazı “dans” modu yaşandığı bu damla ile görülmektedir. Bu ancak, kontrollü filmin diğer bölgelerinde görülmektedir değil. Açılan bir artış ile bizd, sütun yüksekliğini düz film bölgesindeki her ikisi de arttı ve dalga kambur ama kapiller dalga bölgesine azalma gözlenmiştir. Son olarak, açılan boyutunda bir artış ile daha uzun ve daha geniş sütunlar için daha büyük bir uydu damla sırayla doğuran düz film bölge tespit edildi. Ancak, dalga kambur değil bu görülmüştür, bunun yerine, toplam birleştirme için bir geçiş gözlendi. Kapiller dalga üzerinde açılan boyutunda artış azaltılmış açılır ve bir geçiş için kısmi birleştirme sürme için yol açtı. En büyük damla, ancak, toplam birleştirme için hemen vermiştir. Bu sonuçlar özetini Tablo 1′ de sunulmuştur. Ötesinde damlacık hız 1.70 ± 0,03 m/s, bir sıçrama sonuç (Şekil 6) film yüzeyindeki tüm üç bölgelerde görülmektedir. Ancak, benzer bir sonuç içinde bu rejim de görülmektedir rağmen çarpıcı farklılıklar taç kurdu-onun yüksekliği, çapı, duvar kalınlığı, tilt açı, sergiler zaman yanı sıra numarası morfolojisi gözlenir ve boyutu-dağılımı atılır ikincil damlacıkları. Şekli daha düzenli olarak ‘ dalga kambur, ‘, taç yapısı içinde belgili tanımlık ‘kapiller’ ve ‘düz’ film bölgeler, farklı bölgesidir. Ayrıca daha kalın bir taç duvar sahiptir ve taç yüksekliği bu ‘kılcal’ ve ‘düz film bölgeleri’ gözlenen daha yüksektir. Orada da daha az ikincil damlacıkları onun RIM ile karşılaştırıldığında diğer bölgelerde oluşan kron atılır. Son olarak, taç uzak akan filmin tarafından süpürüldü önce daha uzun bir birleştirme zaman görülmektedir. ‘Kapiller dalga’ ve ‘düz film bölge’ oluşan kron da özellikleri sayısına göre oldukça farklıdır. İlk olarak, taç arka yükseklik kapiller humps yanı sıra bu nedenle daha dik görünmesini oluşan taç neden akış ters dynamics bu bölgede’ kapiller dalga’ etkilenir gözlendi. Bu akış ters sıvı kitle geriye dönük oluşan taç arka yüksekliği zenginleştirerek taşımacılığında sonuçlanır. Bu, ancak, düz filmleri görülmektedir değil: taç doğal olarak sıvı akış yönü ve eğer daha da yenidenartan hareket ettirildiğinde. Bu tilt her iki upstream ve downstream ucunun taç görülebilir. Re artırılır, film olarak kapiller dalgalar üzerinde karşılaştırma daha ‘dik’ bir şekilde oldukça ters düz filmler üzerinde gözlenen olmak taç arka tarafında görünür. Taç yüksekliği düz film be belgili tanımlık substrate doğumdan dolayı kapiller dalgalar üzerinde daha yüksek. İkincil damlacık fırlatma taç RIM ile karşılaştırıldığında bu kapiller dalgalar üzerinde düz filmleri üzerinde daha hızlı bir başlangıcı vardır. Son olarak, daha fazla ikincil damlacıkları düz filmlerde taç kenarında üzerinde kapiller dalgalar. bunda daha kayıtlık Taç zamansal evrim film Re akışının tüm bölgelerde taç çapı zayıf bir bağımlılık gösterir. Re en zayıf bağımlılığını ‘dalga kambur bölgede’ görülmektedir. İçinde ‘bölge’ düz film daha büyük Re daha kalın filmleri ile ilişkili olduğundan ile Re artırmak için beklenen taç yüksekliği görülmektedir. Akış yönüne doğru taç eğim derecesi de Re ‘düz film’ ve ‘dalga kambur’ bölgelerde artan yüksektir; Bu etki, ancak, daha az belirgin ‘kapiller dalga bölgede’ gibi görünüyor. ‘Dalga kambur bölgede’, orada daha az ikincil damlacıkları siktir artan ile atılır Gibi görünüyor etkisi oluşmasına neden olan, hangi akan film hızı arttı sonucu olduğunu yeniden, artan ile taç coalescing zaman bir düşüş ise Re, taç yüksekliğinin biraz zayıf bir bağımlılığı hızlı bir şekilde özgün etki noktasından uzağa coalescing taç süpürür. Ayrıca bölgede’ dalga kambur’ bağlı olarak etkileyen damla atalet ve bu akan film arasındaki rekabet taç eğimi bir değişiklik var. Daha düşük Readlı, taç yüzleri aşağı akım yönü yüksek değerlerinde Re iken, ters yönde (Şekil 7) karşı karşıya. Bu eğilim ‘kapiller dalga’ ve ‘düz film bölgelerde’ görülmektedir değil. ‘Kapiller dalga bölgede’, daha fazla ikincil damlacıkları daha düşük Readlı gözlenir. Orada da Reile genel taç yüksekliği bir artış ise, daha düşük Re, damlacık fırlatma (ile taç RIM ön arka daha yüksek ve daha doğru streamwise da eğik streamwise yönüne esas olarak Yön). Yüksekliği daha simetrik, böylece Dengeleme-arka taç RIM yükseklikte kapalı hangi sonucu olarak hangi kapiller dalgalar onların arkada sahip yüksek humps karşı etkisi olduğuna inanılıyor, daha yüksek Re, olur. Bırak Weber etkisi ile artan ile taç çapı daha büyük bir oranda arttığını görülebilir bizd; en büyük oranı ‘dalga kambur bölge’ ile ilişkilidir. Daha fazla farklılıklar sayısında gözlemlenen ve sıçramasına bu rejim içinde çkarlyor ikincil damlacık boyutu dağılımı gösterilir Şekil 8 ve 9 şekil, anılan sıraya göre. Bu sonuçlar özetini Tablo 2′ de sunulmuştur. Şekil 1: deneysel teçhizat. (A) bir eğimli cam alt katman; sıvı film akışı için düşen film biriminin oluşan deneysel teçhizat, şematik gösterimi (bir sigara kilitleme rölesi veri alma kartı ile ve açılış kontrol ve solenoid vana kapatma otomatik sinyal gönderen bir işlev üreteci üzerinden bağlı bir solenoid vana oluşan) bir film kontrol ünitesi; dijital görüntüleme için film yüzey ve yüksek hızlı kamera yukarıda hesaplanan yükseklik kontrollü boyutları damlacıkları oluşturmada kullanılan bir şırınga pompa. Elde edilen sonuçlar bilgisayar sistemi üzerine analiz edilir. Ersin & Matar 201715 arası Kimya Royal Society izniyle çoğaltılamaz. (B) teçhizat resimsel bir görünüm. (C) – (D) aydınlatma düzenlemenin resimsel açıklama. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 2: akan bir sıvı film film denetimi dalga evrim dinamikleri üzerinde etkisi. (A) Shadowgraph görüntü film yüzey film kontrol önce. Film doğada Stokastik ve düzensiz kronolojik zamanmekansal dynamics sergi dalgalar doğal olarak gelişen varlığı ile karakterizedir. (B) Shadowgraph görüntü zorlamadan sonra film yüzey. Dalgalar spatiotemporally düzenli ve tahmin edilebilir, işleme katkıları etkisi çalışmaya kolay bırakmak için kayma yapısı vardır. (C) yalnız dalga oluşumu kontrollü bir akan sıvı film film yüzey sırasıyla kapiller dalga, düz film ve dalga üzerindeki farklı bölgeleri vurgulayarak bölgeleri kambur. (D) Magnified akışı profil her bölgede gösterilen bir tekil dalga yapısı görünümünü. Ersin & Matar 201715 arası Kimya Royal Society izniyle çoğaltılamaz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 3: 5000 kare / uzamsal çözünürlük. Bir substrat eğim açısı 15˚ ile Uzaysal Çözünürlük 67,5 µm/piksel ve streamwise ve spanwise yönde 46.6 µm/piksel sırasıyla olmak için hesaplanır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 4: film denetimi düşük atalet sonucu üzerinde etkisi düşünceye karşı kontrolsüz bir film tezat kontrollü akan bir film farklı bölgeleri etkileyen. Damlacık sonbahar-Yükseklik 0.005 m, damla boyutudur 3,3 mm, film hızı 5 x 10-3 m3/frekans zorla s, 2 Hz olduğunu, yeniden 166.5 filme karşılık gelen, biz 3.134 ve Oh 0.0021 bırak. Damla film yüzey yaklaşımlar (a) ve iletişim (b) üzerinde bu ve film arasında aradan geçen hava tabakasının drenaj tetikler. Bu sonuçlar deformasyon şeklini bırak ve kapiller dalgalar film yüzeyindeki radyal yayılmasını başlatılan etkisi noktada (c-d). Bir kez hava katman yırtıldı, sıvı damla sıvı film ile birleşmesi gözlenen (e) ve (kısmi/toplam birleştirme durumda) silindirik Sıvı sütun dikey bir büyüme olduğunu. Bu hangi o hisli bir öncesinde kurulan, sütun kapiller dalgalar tarafından takip ediyor. Son olarak, bir tutam-off bir uydu damla (g-h), birçok ilk anne damlasına küçük boyutta bir kısmi birleştirme durumda görülmektedir. Tekrar birleştirme işleminin de görülür (i-j). Kalitatif farklılıklar gözlenen sonuçlar (Zıplayan veya sürgülü veya kısmi birleştirme) ve bir çağlayan varlığı görülmektedir; kantitatif farklılıklar çimdik-off zamanında gözlenir, Sıvı sütun boyutu (yükseklik ve genişlik) oluşan, çkarlyor uydu damla, boyutunu ve cascade puan. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 5: kontrollü bir akan film kapiller dalga bölgesine kayar damlacık. Damlacık çapı 2.3 mm, düşme yüksekliği ile film akışı sırasında 0,008 m oranı 10 x 10-3 m3/s, Oh için karşılık gelen 0.0024, = bizd 5.014 = ve Re film 333, sırasıyla =. Zorlama 2 Hz., (a) yaklaşım gerçekleştirilmiştir. (b) ilgili kişi. (c-f) Damla haddeleme. (g-h) Yaklaşmakta olan yalnız kambur tırmanma. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 6: olayların etkisi karşı kontrolsüz bir film tezat kontrollü akan bir film üzerinde farklı bölgelere sıçraması film kontrol etkisi. Damlacık çapı 3,3 mm olduğunu, düşme yüksekliği ile film akışı ise 0.25 m oranı 5 x 10-3 m3/s, Oh için karşılık gelen 0.0021, = bizd 224.8 = ve Re film 166.5, sırasıyla =. Zorlama 2 Hz’de gerçekleştirilmiştir. Sıvı damla film yüzey yaklaşımlar (a) ve hemen geliştiren kişi (b), bir taç (c) yetişen bir ejecta sayfası. Onun RIM (f-j) daha küçük damlacıklar çýkartýlmasýný uzaklaşan bir Rayleigh-Plato istikrarsızlık için büyüyen taç (d-e) daha sonra verimleri. Taç sonra çöker ve film (k), yaklaşmakta olan akış tarafından uzağa taşınmaları ile coalesces. Etkisi sonucu üzerinde etkisi bireysel bölgelerinde benzersiz farklılıkları boyutunu taç kurulan, sayı içinde (yükseklik ve çapı) görülür ve çkarlyor ikincil damla boyutu dağılımı, taç derecesini tilt, duvar kalınlığı, yöne dönük taç ve son birleştirme saat. Ersin & Matar 201715 arası Kimya Royal Society izniyle çoğaltılamaz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 7: film Reynolds etkisini ve bırak Weber taç yaymayı ‘dalga kambur bölge’. Damlacık boyutu 3,3 mm, Oh için karşılık gelen olduğunu = 0.0021 ve damla sonbahar heights için 0,35 m 0,20 çeşitli (için karşılık gelen bizd 179.8-314.7 =) Re 55.5-333 aralığında iken. Kırmızı elmas tacı mavi elmas akış yukarı dönük taç sonuçlar gösterirken akış aşağı yöne dönük sonuçları tasvir. Taç eğim etkileyen damla atalet ve bu akan film arasındaki rekabet etkiler. Özellikle, düşük Re, taç streamwise yönde eğimli ama akan filmin atalet önem kazanır gibi yönünü değiştirir ve akıntıya karşı karşıya. Bu taç akış yukarı bakan yönde Re değeri yaklaşık 250 büyüklüğü ne olursa olsun, ötesinde korunur bizd. Ersin & Matar 201715 arası Kimya Royal Society izniyle çoğaltılamaz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 8: ikincil damlacıkları kontrollü bir film (yani ‘kapiller dalga’, ‘düz film’ ve ‘kambur dalga’ bölgeleri soldan sağa sırasıyla gösterilen) farklı etkisi bölgelerinde taç RIM atılır sayısı varyasyonu tezat karşı bir kontrolsüz film. Damlacık boyutu 3.3 Oh için karşılık gelen mm’dir 0.0021 ve yükseklikleri çeşitli 0,20 0,35, etkisi hızları 1.981-2.621 m aralığında sonuçlanan için damla = / s (karşılık gelen bizd 179.8-314.7 =). Kırmızı dikdörtgenler açılan Güz 0,35 m yüksekliğini tasvir, 0,3 m yeşil elmas, 0.25 m mavi daireler ve turuncu 0.2 m, sırasıyla kareler. Damla biz düzensiz bir eğilim ise tüm bölgelerde çkarlyor ikincil damla artış sayısı ile film yeniden artış gözlenen: dalga kambur var çkarlyor ikincil damla sayısını azaltmak kapiller dalga hem de düz iken Film bölgeler, hafif bir artış olduğunu. Bir dalış film Re 166.5 açılan teğet hızlar ve bu film arasındaki rekabet sonucunda oluşur kapiller dalga için çevresinde fark edilir. Kontrolsüz filmler üzerinde gözlenen orantısız eğilim film yüzeyindeki dalgalar Stokastik doğası bir sonucu olarak ortaya inanılıyor. Ersin & Matar 201715 arası Kimya Royal Society izniyle çoğaltılamaz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 9: kontrollü bir film çkarlyor ikincil damlacık boyutu dağılımı üzerindeki etkisi bölge etkisini tezat karşı kontrolsüz bir filmi. Film akış hızı 5 x 10-3 m3/s bir film Re 166.5 ve damla Oh 0.0021 karşılık gelen ise 3.3 mm damla boyutudur. 0,2, 0,25, 0,3 ve karşılık gelen 0,35 m bırak ‘s sonbahar yükseklikler şunlardır bizd 179.8, 224.8, 269.8 ve 314.7 sırasıyla. Kapiller dalga üzerinde dağıtım şekli Weber sayısını artırmak ama damla Aralık sayısını belirgin bir artış ile büyük ölçüde değişmeden 0.5-1.0 mm. Ancak, düz Filmler, 2.0 mm için 0 ile değiştirmek için boyut dağılımı görülmektedir ve Weber sayısı arttıkça 0-0.5 mm boyutlu damla doğru bir kayma görülmektedir. Küçük damla atılır sayısındaki bu artış açıkça düz film bölge diğer bölgelerinden ayırır. Dalga kambur (1.0-2.0 mm) aralıktaki büyük damla muayene hatta en küçük Weber sayısı için çıkıp boyut dağılımı gösterir. Yukarıdakilerin aksine, kontrolsüz bir film ile ilişkili damla boyutu dağılımları gibi filmler dalgaları Stokastik doğası nedeniyle discernibly farklı bir şekil gösteren değil. Ersin & Matar 201715 arası Kimya Royal Society izniyle çoğaltılamaz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Parametreleri Kapiller dalga bölge Düz film bölgesi Dalga kambur bölge Sıvı sütunun yüksekliğini Apex Kısa Orta Yüksek Uydu damla boyutu Küçük Ortalama Büyük Art arda sıralı varlığı Nadir Evet Hiçbiri Re etkisini artırmak Sürgülü olayları Zıplayan olayları Toplam birleştirme için geçiş Biz artış etkisini Sütun yüksekliğini azaltın Sütun yüksekliği artırmak Sütun yüksekliği artırmak Oh etkisini azaltmak Azaltılmış açılan kayar Daha uzun ve daha geniş sütunlar, daha büyük uydu damla Toplam birleştirme için geçiş Tablo 1. Düşük-atalet damlacık parametrik farklılıklar dinamikleri farklı bölgeleri kontrollü bir akan film üzerinde etkisi. Parametreleri Kapiller dalga bölge Düz film bölgesi Dalga kambur bölge Taç şekli Düzensiz Düzensiz Düzenli Taç yüksekliği Yüksek Daha yüksek En yüksek Taç duvar kalınlığı İnce Daha ince Kalın İkincil damla sayısını Daha Çoğu Küçük/yok Taç tilt açı Film ile Re azaltır Film Re ile artar Re 250 tersine çevirir Zaman sergiler Hızlı Yavaş Daha fazla gecikme Film Re etkisini artırmak Taç daha “dik” olur Taç yüksekliği, dik taç-eğim film akışı yönde artırmak, İkincil damla sayısını azaltmak, Re 250 ötesinde taç bakan yönde değiştirmek Damla Weber artış etkisini Daha erken başlangıçlı ve ikincil damla sayısındaki artış ve taç çapı artış. İkincil damla, taç yüksekliği ve taç çapı sayısında artış; ikincil damla boyutu küçülür İkincil damla, taç yüksekliği, taç çapı, birleştirme zaman ve taç bakan yönde değişiklik sayısını artırmak. Damla Oh azalma etkisini Taç çapı ve yüksekliği artırmak Taç çapı ve yüksekliği artırmak Taç çapı ve yüksekliği artırmak Tablo 2. Yüksek-atalet damlacık parametrik farklılıklar dinamikleri farklı bölgeleri kontrollü akan film (sıçramasına rejimi) üzerinde etkisi.