変更された流体とインパクターの表面状態と深い液体プールに自由落下球体の影響
Summary
このプロトコルは、自由落下球水エントリ実験実験の基本的な構成を示します。不死身の生地と液面の変化、化学的にぬれ性球の準備の方法とスプラッシュの可視化とデータの抽出のための手順を説明します。
Abstract
空洞形成を特徴付ける多くの水エントリ捜査の対象となっているきれいな水で球の垂直方向への影響、スプラッシュ クラウン アセンション ワージントン噴流の安定性。ここでは、滑らかな自由落下球とさまざまなぬれ性と質量、直径の影響の薄い不可解生地と液体界面活性剤によって変更された深い液体プールの自由表面とスプラッシュのダイナミクスを調べるための実験プロトコルを確立します。エントリの調査は水は、複雑な流体力学を勉強するためアクセス、簡単に組み立て、実行された実験を提供します。ここのスプラッシュの高さ、フロー分離指標、インパクター運動と我々 のアプローチを再現する場合に取得可能性があります結果は代表的な可変プロトコルを提案します。メソッドは、約 0.5 m 以下特性スプラッシュ寸法が残っているときに適用されます。しかし、このプロトコルが、大きいインパクター高さと衝撃速度の適応がたこの翻訳結果を海軍にも、業界のアプリケーション。
Introduction
深い液体のプール1の固体のオブジェクトの垂直方向の影響から生じるスプラッシュ ダイナミクスの特性は着陸2、弾道ミサイル水エントリと海表面など軍、海軍および産業用アプリケーションに適用されます。 3,4,5。水の侵入の最初の研究はよく世紀以上前に行った6,7。ここでは、我々 は明確な詳細なプロトコルおよびエントリの調査は水の一貫性のある結果を達成するためのベスト プラクティスを確立します。有効な実験的なデザインを支援するために衛生状態の維持、界面条件の変化、無次元パラメーターの制御、インパクター表面の化学修飾とスプラッシュ運動の可視化手法を提案します。
静止流体中を自由落下親水性球の垂直方向への影響は、低速度8では空気の巻き込みの兆しを見せない。流体の表面上に薄い不可解生地の配置が強制流動流体分離1による空洞形成を引き起こすことがわかった。表面の生地のわずかな量を増幅する十分なレイヤリング減衰流体エントリ1球を克服するドラッグとはねながら適度なウェーバー数の範囲にわたって水しぶき。この記事では、親水性の球の水の侵入に及ぼす材料強度を確立するために適切なプロトコルを説明します。
疎水性から水しぶきを成形キャビティはインパクターはよく発達したスプラッシュ クラウンのアセンションを示すその水好み対応8と比較して表面上に高く主ジェットの突出続きます。撥水性から親水性の球の表面を化学的に変更を達成するためのアプローチを紹介します。
高速カメラの出現は、スプラッシュの可視化と評価になっているより達成可能であります。そうであっても、フィールドでの基準を旅行のプライマリ軸に直交単一のカメラを使用するため呼び出します。オーバーヘッドのビューの追加の高速カメラの使用球ストライク先の判決を下す必要があるを示す.
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、実験的なデザインと深い液体プールに自由落下球体の調査のためのベスト プラクティスについて説明します。まず、垂直方向への影響実験を構成するために必要な手順を強調表示しています。壁の影響が無視できる9、および運動12,13,14 を抽出するための適切なビジュアル スケールをさ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は工学・ コンピューター科学 (CECS) このプロジェクトを資金調達のための中央フロリダの大学でジョシュア Bom とスプラッシュ画像のクリス Souchik と貴重なフィードバックのニコラス スミスを認めたいと思います。
Materials
| 3D Printer | FlashForge | Creator Pro | Dual Extrusion |
| Alcohol | Swan | M314 | 99% Isopropyl |
| BNC Cables | Thorlabs | 2249-C-24 | |
| Caliper | Anytime Tools | 203185 | Dial |
| Camera | Photron | Mini AX-100 | 16GB Ram |
| Computer | Dell | Windows 7 Pro | |
| Fabric | Georgia Pacific | 19378 | Toilet Paper |
| Fabric | Kleenex | 10036000478478 | Tissue |
| Laser Cutter | Glowforge | Basic | |
| Lights | GS Vitec | LT-V9-15 | Multi-LED |
| Microscope | Keyence | VHX-900F | Digital |
| Retort Stand | VWR | VWRF08530.083 | |
| Router | ASUS | RT-N12 | Off Network |
| Ruler | Westcott | 10432 | Meter Ruler |
| Software | Open-Source | Tracker | Video Analysis |
| Software | Photron | Fastcam Viewer | Video Recording |
| Sphere | Amazon | 8DELSET | Delrin |
| Spray | Rust-Oleum | 274232 | Water Repelling |
| Surfactant | Dawn | 37000973782 | Liquid Soap |
| Surfactant | USP Kosher | 5 Gallons | Glycerin |
| Tensile Tester | MTS | Model 42 | |
| Trigger Switch | Custom Made | ||
| Water Tank | Mr. Aqua | MA-730 | Non-Tempered Glass |
References
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