كان هذا العمل تحت رعاية صندوق تنمية التكنولوجيا النفطية (بتدفع، نيجيريا) والهندسة ومجلس بحوث العلوم الفيزيائية، المملكة المتحدة، عن طريق "ممفيس منحة برنامج" (عدد المنح الجيش الشعبي/K003976/1). كما نقدر الكتاب مناقشات مثمرة مع الدكتور زيزو تشي.

1-التجريبية تلاعب الإعداد
ملاحظة: انظر الشكل 1.
<ol><li>
هبوط الفيلم وحدة
	<ol>
<li>ابدأ بتنظيف سطح الركازة (الزجاج) بقطعة قماش نظيفة وناعمة. ضمان التقيد لا التراب على سطحه، التي من شأنها أن تغير خصائص السائل.</li>
		<li>تعيين محور الركيزة الزجاج إلى زاوية الميل المطلوب. واستخدمت بزاوية ميل، β، من 15˚ في هذا العمل.</li>
		<li>التبديل على المضخات الكهربائية وضمان تدفق سائل عادي على سطح الفيلم كذلك تنظيف الزجاج الركازة. لهذا العمل، كان السائل اختبار المياه.</li>
		<li>تأكد من كامل سطح الركازة ترطب.</li>
		<li>قياس معدل تدفق الفيلم استخدام مقياس التدفق. لهذا العمل، ومعدل التدفق كان تراوحت بين 1.667 × 10-3 و 10 × 10-3 م3/ق مع الفيلم المقابلة عدد رينولدز، إعادة = ρq/wµ، التي تتراوح بين 55.5 و 333. w هو عرض فيلم السقوط، 0.30 متر.</li>
		<li>ضبط الصمامات على تدفق الاتصال للحصول على معدل التدفق المطلوب في الركيزة الزجاج تدريجيا.</li>
		<li>ضبط مجموعة الخطوة ميكرومتر في مدخل السينما إلى قيمة سمك الفيلم نوسيلت المقابلة لمعدل التدفق الذي تم اختياره، لتجنب القفز هيدروليكية في مدخل السينما أو الدفق من الهواء في دائرة التوزيع.</li>
		<li>سيفون جميع الهواء في دائرة التوزيع للحصول على تدفق موحد المصب على سطح الفيلم يدوياً.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
وحدة تحكم الفيلم
	<ol>
<li>تأكد من توصيل مولد الدالة إلى صمام الملف اللولبي عن طريق تتابع غير غلق عبر بطاقة اكتساب بيانات (DAC).</li>
		<li>تبديل صمام الملف اللولبي ومولد الدالة.</li>
		<li>تعيين مولد الدالة إلى تواتر إجبار المطلوب. واستخدمت في هذا العمل، ترددات هرتز 2 و 3.</li>
		<li>اختر إشارة الموجه المطلوب (موجه جيبية، مسننة موجه، موجه مربعة، إلخ). وفي هذا العمل، استخدمت إشارة موجه جيبية. الشكل 2 ألف و 2 باء إظهار التباين بين هذا فيلم غير المنضبط وفيلم الخاضعة للرقابة.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
نظام توليد الحبرية
	<ol>
<li>إرفاق أنابيب بلاستيكية نظيفة لحقنه مملوءة بالمياه.</li>
		<li>إدراج المحاقن في مولد الحبرية.</li>
		<li>إلصاق إبرة حقنه من حجم المختار (حسب القطر الحبرية المطلوب) إلى الطرف الآخر من الأنابيب البلاستيكية. وكان نطاق القطر الحبرية درس بين 0.0023 إلى 0.0044 م.</li>
		<li>ضبط ارتفاع سقوط قطره فوق سطح الفيلم. في هذا العمل، قد تباينت الارتفاع الخريف الإسقاط من 0.005 0.45 م، مما يتيح سرعة الارتطام بين 0.30 ± 0.02-2.96 ± 0.06 m/s.</li>
		<li>وبالمثل، تعيين نقطة تأثير ستريامويسي القطرة من مدخل السينما. تم تعيين هذا إلى 0.3 متر في هذا العمل على ضمان بشكل جيد قبل تأثير الموجات.</li>
		<li>تعيين معدل تدفق المطلوب للمضخة المحاقن.</li>
		<li>ضبط معدل تدفق لتحقيق تردد جيل الحبرية أكبر من الطول الموجي لموجات تشكلت على سطح الفيلم؛ لضمان تصطدم قطرات تباعا في مناطق مختلفة من الأفلام التي تسيطر عليها. انظر الشكل 2؛ مع توسيع الموجي المفرد في 2D الشكل لإظهار الاختلاف في التشكيل الجانبي التدفق تحت كل منطقة19،20.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
الإعداد التصوير عالي السرعة
	<ol>
<li>وضع الكاميرا على موقف ترايبود (أو أي ترتيبات أخرى مناسبة).</li>
		<li>حدد عدسة الماكرو مع البعد البؤري المطلوب وتوصيل هذه الكاميرا.</li>
		<li>التبديل على الكاميرا عالية السرعة وضمان التركيز المباشر على سطح الفيلم. قم بمحاذاة الكاميرا في انحرافات الأفقية والرأسية 7˚ و 12˚ على التوالي إلى سطح الفيلم. وهذا يعطي صورة عرض الجانب ممتازة لعملية التأثير، أسفر عن قرار من 67.5 ميكرومتر/بكسل و 46.6 ميكرومتر/بكسل في الاتجاهات ستريمويسي وسبانويسي، على التوالي.</li>
		<li>ضبط تركيز عدسة الكاميرا (في الفتحة أكبر) باستخدام عنصر معايرة توضع بالضبط على أثر الحبرية الموضعية.</li>
		<li>مرة واحدة وقد تم الحصول على تركيز شديد، الحد من الفتحة لضمان إلا كمية صغيرة من الضوء يدخل الكاميرا.</li>
		<li>تعيين معدل الإطار المطلوب، والقرار، وسرعة مصراع الكاميرا عالية السرعة. معدل إطار من 5000 إطارا في الثانية، 800 × 600 قرار، حجم الفتحة 1/16، وسرعة مصراع من 1 المايكروثانيه استخدمت في هذا العمل.</li>
		<li>مكان الناشر الضوء أمام مصدر الضوء، كما هو مبين في الشكل 1، لضمان شكل موحد هو موزع على ضوء عبر منطقة التصوير.</li>
		<li>السلطة على مصدر الضوء للتأكد من انتشار موحد الضوء على مجال التصوير.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2-المعايرة
ملاحظة: انظر الشكل 3.
<ol><li>وضع مسطرة في اتجاه تدفق الفيلم (بالضبط على الفور الأثر) والحصول على لقطات نقاط المقيسة على سطح الفيلم.</li>
	<li>ولكن تكرار 2.1 مع المسطرة في اتجاه سبانويسي.</li>
	<li>استخدام أعلاه للحصول على القرارات المكانية على سطح الفيلم.</li>
</ol>3-فيديو التسجيل والحصول على البيانات
<ol><li>حالما يتم إنشاء تدفق الفيلم على جهاز الحفر، بدء ضخ حقنه ومراقبة أثر قطرات نازف على سطح الفيلم.</li>
	<li>بدء تشغيل مولد دالة ومراقبة إنتاج موجات سباتيوتيمبورالي العادية على سطح الفيلم.</li>
	<li>ضمان قطرات متتالية تؤثر على مناطق مختلفة من سطح الفيلم التي تسيطر عليها.</li>
	<li>مراقبة ما بعد تحريك الإطار رقم وقم بتعيين هذا إلى ما يقرب من نصف طول الفيديو لالتقاط التأثير على نحو كاف.</li>
	<li>السلطة على مصدر الضوء ومشغل التقاط الصورة بمجرد حدوث تأثير.</li>
	<li>إيقاف تشغيل مصدر الضوء بمجرد التقاط صورة كاملة لتجنب الانهاك من الفيلم السائل.</li>
	<li>تحليل بصريا اللقطة التي تم الحصول عليها على شاشة الكمبيوتر. تحقق لمعرفة إذا كان حدث الأثر على واحد من الفيلم مسطحة، الموجه الشعرية، أو موجه رابية المناطق.</li>
	<li>تقليم أسفل الفيديو للجزء الذي يظهر أثر العملية وحفظ نطاق الإطار بتنسيق فيديو/صورة.</li>
	<li>كرر أثر الفردية 3.5-3.8 وسجل في جميع المناطق على سطح الفيلم، شكلاً. سنام الانفرادي وموجات الشعرية وفيلم شقة.</li>
</ol>4-تجهيز وتحليل الصور
<ol><li>ضع مسطرة في مجال الرؤية وحساب القرار المكانية عن طريق العد تناسب كم بكسل عبر 1 سم. باستخدام الصورة المعايرة، والحصول على عامل مقياس لقياس أبعاد الصورة.</li>
	<li>مقارنة نتائج هذه العملية أثر في مناطق مختلفة أثر من الصور عالية السرعة. تحقق لمعرفة الاختلافات الجديرة بالذكر.</li>
	<li>استخدام روتين معالجة صور MATLAB مناسبة، قياس الخصائص ميزات المنتج لهذه العملية أثر: أي في وضع الرش، وقياس ارتفاع التاج، قطر، سمك الجدار، وآماله زاوية الاتجاه المواجه للتاج وعدد وحجم التوزيع لطرد قطرات الثانوية.</li>
	<li>القيام بتحليلات كمية مماثلة ك 4.3 أعلاه لتأثيرات منخفضة-فيبر. عد الوقت رشة خارج للأقمار الصناعية قطرات من الصور ضمن إطار الوقت وقياس ابيكس طول وعرض العمود شكلت في اندماج جزئي قبل رشة قبالة قطرات الثانوية. قياس حجم قطرات الثانوية طردت. حساب عدد تتالي في تكرار رشة خارج عملية.</li>
	<li>مراقبة جميع الاختلافات النوعية في كل منطقة.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Yarin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+impact+dynamics:+Splashing,+spreading,+receding,+bouncing&#8230;.">Drop impact dynamics: Splashing, spreading, receding, bouncing&#8230;.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 38, 159-192 (2006).</li><li>Rein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenomena+of+liquid+drop+impact+on+solid+and+liquid+surfaces.">Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces.</a> Fluid Dynamics Research. 12 (2), 61-93 (1993).</li><li>Liang, G., Mudawar, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+mass+and+momentum+interactions+during+drop+impact+on+a+liquid+film.">Review of mass and momentum interactions during drop impact on a liquid film.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 101, 577-599 (2016).</li><li>Dam, D. B., Le Clerc, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+the+impact+of+an+ink-jet+printed+droplet+on+a+solid+substrate.">Experimental study of the impact of an ink-jet printed droplet on a solid substrate.</a> Physics of Fluids. 16 (9), 3403-3414 (2004).</li><li>Worthington, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A study of splashes. , (1908).</li><li>Edgerton, H. E., Killian, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flash! Seeing the unseen by ultra-high-speed photography. , (1954).</li><li>Josserand, C., Thoroddsen, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+impact+on+a+solid+surface.">Drop impact on a solid surface.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 48, 365-391 (2016).</li><li>Kolinski, J. M., Mahadevan, L., Rubinstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lift-off+instability+during+the+impact+of+a+drop+on+a+solid+surface.">Lift-off instability during the impact of a drop on a solid surface.</a> Physical Review Letters. 112 (13), 134501 (2014).</li><li>Hobbs, P. V., Osheroff, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splashing+of+drops+on+shallow+liquids.">Splashing of drops on shallow liquids.</a> Science. 158 (3805), 1184-1186 (1967).</li><li>Adomeit, P., Renz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamics+of+three-dimensional+waves+in+laminar+falling+films.">Hydrodynamics of three-dimensional waves in laminar falling films.</a> International Journal of Multiphase Flow. 26 (7), 1183-1208 (2000).</li><li>Blanchette, F., Bigioni, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+drop+coalescence+at+fluid+interfaces.">Dynamics of drop coalescence at fluid interfaces.</a> Journal of Fluid Mechanics. 620, 333-352 (2009).</li><li>Wang, A. B., Chen, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splashing+impact+of+a+single+drop+onto+very+thin+liquid+films.">Splashing impact of a single drop onto very thin liquid films.</a> Physics of Fluids. 12 (9), 2155-2158 (2000).</li><li>Che, Z., Deygas, A., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+droplets+on+inclined+flowing+liquid+films.">Impact of droplets on inclined flowing liquid films.</a> Physical Review E. 92 (2), 023032 (2015).</li><li>Craster, R. V., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+and+stability+of+thin+liquid+films.">Dynamics and stability of thin liquid films.</a> Reviews of Modern Physics. 81 (3), 1131 (2009).</li><li>Adebayo, I. T., Matar, O. K. <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+flowing+liquid+films+with+inlet+forcing:+the+splashing+regime.">Droplet impact on flowing liquid films with inlet forcing: the splashing regime.</a> Soft Matter. 13 (41), 7473-7485 (2017).</li><li>Chang, H. H., Demekhin, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Complex wave dynamics on thin films. 14, (2002).</li><li>Liu, J., Gollub, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solitary+wave+dynamics+of+film+flows.">Solitary wave dynamics of film flows.</a> Physics of Fluids. 6 (5), 1702-1712 (1994).</li><li>Benjamin, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+formation+in+laminar+flow+down+an+inclined+plane.">Wave formation in laminar flow down an inclined plane.</a> Journal of Fluid Mechanics. 2 (6), 554-573 (1957).</li><li>Kalliadasis, S., Ruyer-Quil, C., Scheid, B., Velarde, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Falling liquid films. 176, (2011).</li><li>Adebayo, I., Xie, Z., Che, Z., Matar, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doubly+excited+pulse+waves+on+thin+liquid+films+flowing+down+an+inclined+plane:+An+experimental+and+numerical+study.">Doubly excited pulse waves on thin liquid films flowing down an inclined plane: An experimental and numerical study.</a> Physical Review E. 96 (1), 013118 (2017).</li><li>Turitsyn, K. S., Lai, L., Zhang, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Disconnection+of+an+Underwater+Air+Bubble:+Persistent+Neck+Vibrations+Evolve+into+a+smooth+Contact.">Asymmetric Disconnection of an Underwater Air Bubble: Persistent Neck Vibrations Evolve into a smooth Contact.</a> Physical Review Letters. 103, 124501 (2009).</li><li>Miskin, M. Z., Jaeger, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+Formation+and+Scaling+in+Dense+Suspensions.">Droplet Formation and Scaling in Dense Suspensions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 4389-4394 (2012).</li><li>Paulsen, J. D., Burton, J. C., Nagel, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscous+to+Inertial+Crossover+in+Liquid+Drop+Coalescence.">Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence.</a> Physical Review Letters. 103, 114501 (2011).</li><li>Royer, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Birth+and+growth+of+a+granular+jet.">Birth and growth of a granular jet.</a> Physical Review E. 78, 011305 (2008).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بإعلان.

في هذا القسم، نقدم بعض النصائح اللازمة لضمان الحصول على النتائج النوعية من البروتوكول. أولاً، يتم الاحتفاظ بالركيزة الزجاج الذي يجب إبقاء التدفقات السائلة الفيلم تماما خالية من التراب لضمان خصائص الفيلم السائل كاملة غير منقوصة. وهذا يمكن تحقيقه بالتنظيف المنتظم (ربما باستخدام مطهر مناسب، وتمحى أكثر علبة لتجنب تفكك في النظام). وبالمثل، ينبغي أن يكون بديلاً عادية كل الاختبار-السائل بعد بعض جولات تجريبية، لضمان دقة النتائج.
ثانيا، قاعة توزيع السوائل يجب أن يعشق جيدا وأيضا الاحتفاظ بالغلق للتأكد من الفيلم السائلة الفائضة موحدة. يمكن أن يتم ذلك بشفط الهواء من خارج منطقة الجزاء التوزيع قبل كل تجربة يدوياً. كما ينصح استخدام الخطوات ميكرومتر في مدخل السينما تعيين الفجوة-الارتفاع في مدخل السينما لسمك الفيلم الدقيقة التي تنبأ بها التقدير نوسيلت تدفق الفيلم في عدد رينولدز المقابلة. وهذا يمنع القفزة الهيدروليكية أو الدفق في المدخل.
يجب دائماً التحقق من تشغيل صمام الملف اللولبي والتحقق بشكل صحيح. وهذا لأنه مطلوب نبض مناسبة من التدفق لضمان إنتاج موجات القسري. وهذا يمكن التحقق من صوت النقر العادية صمام الملف اللولبي، فضلا عن نبض متصورة على طول أنابيب الاتصال. يجب أيضا تعيين معدل تدفق السائل إلى ضخ حقنه بعناية لضمان يتم قذف القطرات في طريقة نازف، وتجنب أي تسارع السابقة قبل أن يسقط.
ويجب ضمان معايرة الكاميرا عالية السرعة المناسبة للحصول على نتائج دقيقة للغاية. حجم الفتحة يجب أيضا أن تكون اختيرت بعناية النظر في معلمات مثل عمق الحقل، وزمن التعرض للضوء وسطوع الصورة الشاملة. للكاميرا تسبب أثناء تسجيل الفيديو، يطلب من المستخدمين أيضا تقدير ينبغي أن يسجل عدد الإطارات قبل تحريك. وهذا قد تختلف مع الأفراد، اعتماداً على الوقت أثر إسقاط، ومن ثم، ينصح العديد من الاختبارات التجريبية لممارسة قبل القياسات الفعلية. وبالمثل، يجب أن يكون مصدر الضوء مرتبة وتنتشر جيدا لتقليل الظلال في الصورة بشكل صحيح.
من المهم أن نلاحظ، وتذكر أن التركيز الرئيسي لهذه الدراسة هو الاشتراكات على موجات لديناميات تأثير القطرات المتساقطة، ومن ثم تشكيل هياكل الموجه العادية من الضروري إجراء دراسة دقيقة للفيزياء الأساسية. في سيناريوهات حيث لوحظت هياكل الموجه الانتقال بسرعة إلى هياكل ثلاثية الأبعاد، فإنه ينصح أن زاوية الميل الركازة انخفاض14،19 تيسير انتقال أبطأ من بنيات موجه .
واحد الحد من الأسلوب الذي لوحظ في حالة عدم وجود جهاز قياس تحديد سمك الفيلم لحظية الفعلية في كل منطقة من أثر. وهذا قد وفرت على تفاصيل إضافية عن الظواهر المرصودة عموما.
وباختصار، يمكن أيضا استخدام الإجراء المبين في هذا التقرير لدراسة ديناميات تطور موجه بسيطة، بينما يمكن تطبيق نظام التصوير عالي السرعة ووصف للعديد من المجالات البحثية مع ديناميات سريعة مثل قطره السائل تفكك21، 22/coalescence23، طائرات الحبيبية24، إلخ حيث لوحظت ظواهر هامة في مقياس الوقت الجزئي.

أثر الحبرية هو ظاهرة شائعة جداً في طبيعتها ويجذب الانتباه من أي مراقب الغريب1. وهو يشكل منطقة نشطة لبحث نظراً لأن العديد من التطبيقات بما في ذلك الرش والتبريد، وإطفاء، الطباعة النافثة للحبر، ورذاذ الطلاء، ترسب المطبات لحام على لوحات الدوائر المطبوعة، تصميم محركات الاحتراق الداخلي، تنظيف سطح، وطباعة الخلية2. ويمتد تطبيقه أيضا للزراعة، مثلاً، والرش الري والمحاصيل الرش3،4. رائد العمل يعود تاريخها إلى القرنال 19، مع عمل ورثينجتون5، بينما فقط وتم إحراز تقدم كبير مؤخرا نظراً لظهور التصوير عالي السرعة6. ومنذ ذلك الحين، تم إجراء دراسات عديدة؛ استخدام أنواع مختلفة من الأسطح أثر بدءاً من المواد الصلبة7،8، ضحلة،9 و10،برك عميقة السائل11 للأغشية الرقيقة12،13.
ومع ذلك، على الرغم من الحجم الكبير للبحث عن أثر الحبرية على الأسطح السائلة (أي تجمعات الضحلة والعميقة والأفلام هادئة)، أثر على تدفق السائل الرقيقة لم تتلق نفس القدر من الاهتمام. وباﻹضافة إلى ذلك، حتى الآن، قد أهملت الدراسات مساهمات الهياكل المكانية لموجات لديناميات تأثير الحبرية.
وفي هذا التقرير، نقدم إجراء تجريبي مفصل للتحقيق في هذه العملية أثر الحبرية في الأفلام المتدفقة الديناميات التي تتأثر بإجبار مدخل معدل تدفق السائل؛ أدناه، نشير إليها كأفلام 'السيطرة'. نجد أن هذه لها العديد من التطبيقات في صناعات متعددة المراحل (مثلاً في التبريد أبراج، في أعمدة التقطير، وأيضا في نظام تدفق حلقية الملحوظ في تدفقات مرحلتين)، لا سيما وأن أصبحت مراقبة الفيلم خطوة هامة في اشتداد الحرارة والنقل الجماعي في العديد من الصناعات العملية14. ويحال القارئ المهتمة ل أعمالنا السابقة العمل15 لمزيد من التفاصيل عن نتائج جهودنا البحثية في هذا.
هذا التطبيق من ذبذبات التردد من معدل تدفق مدخل يؤدي تشكيل موجات منتظمة على سطح الفيلم. علينا أن نركز على الأسرة موجه الانفرادي، الذي يتسم أساسا بقمم ضيقة مفصولة على نطاق واسع ومسبوقا بواسطة سلسلة من فرونترونينج الشعرية موجات16،،من1718. نقوم بدراسة نتائج الآثار المرتبطة بالأجزاء الرئيسية الثلاثة لهيكل موجه الانفرادي: 'شقة الفيلم'، 'موجه رابية'، ومناطق فرونترونينج 'الموجه الشعرية'. كما أننا على النقيض من هذه النتائج مع تلك المرتبطة بالأفلام المتدفقة غير المنضبط. تظهر النتائج أن الطبيعة العشوائية لظهور موجه على الفيلم غير المنضبط ملحوظا يؤثر على نتيجة انخفاض الأثر، مع مناطق منفصلة للفيلم التي تسيطر عليها كما تبين الآليات الجديدة، التي لدينا بالتفصيل كلا نوعي و الكمية.
استخدام نفس الإجراء، في الورقة السابقة15، درسنا تأثير الفيلم السيطرة على ديناميات تأثير الحبرية في نظام الرش. وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها الاختلافات الكمية والنوعية في مورفولوجيا التاج (الطول والقطر وسمك الجدار، وزاوية الميل والاتجاه) فضلا عن توزيع عدد وحجم قطرات الثانوية طردت.
في هذا التقرير، يصف لنا إقامة مصممة على فهم الدور الحاسم الذي تضطلع به هذه الهياكل المكانية في ديناميات تأثير الحبرية وأيضا هذا تفاصيل موجزة للنتائج التي توصلنا إليها ليس فقط في نظام الرش ولكن أيضا لنتائج أخرى من الحبرية أثر (أي كذاب، الانزلاق، التلاحم الجزئية/مجموع). باتباع البروتوكول القياسي الموصوفة أدناه، يمكن دراسة تأثير الفيلم السيطرة على ديناميات تأثير الحبرية بأسلوب قابل لإعادة الإنتاج.

<table><tbody><tr><td>Function generator</td><td>GW INSTEK</td><td>AFG 2005 Series, Digital. Geo0852266</td><td>Produces a varied type of wave signals, ranging from sine, square to saw-tooth wave at different frequencies (0.1 Hz - 5 MHz).</td></tr><tr><td>Syringe pump</td><td>Braintree Scientific Inc.</td><td>Bs-8000 /225540</td><td></td></tr><tr><td>Solenoid valve</td><td>SMC-VXD</td><td>2142A.&lt;br/&gt; 0AE-5001</td><td>Series-pilot-operated-two-port</td></tr><tr><td>Relay</td><td>Takamisara</td><td>A5W-K.&lt;br/&gt; 154424C-03L</td><td></td></tr><tr><td>Electric pump</td><td>Clarke SP</td><td>SPE1200SS 1</td><td></td></tr><tr><td>Flow meter</td><td>RS Component</td><td>CYNERGY3 UF25B 14011600040110</td><td>Measurement range: 0.2-25 L/min</td></tr><tr><td>Micrometer step</td><td>RS Component</td><td>Micrometer Head</td><td>0.01 mm/0 -13 mm</td></tr><tr><td>High-speed camera</td><td>Olympus</td><td>I-SPEED 3.</td><td>Capable of recording at up to 100, 000 frames per second.</td></tr><tr><td>Light source</td><td>TLC Electrical supplies</td><td>IP54 -black</td><td>Double enclosed halogen floodlight. Rating 500 W.</td></tr><tr><td>Light diffusor</td><td>OptiGraphix</td><td>DFPMET</td><td>250 &amp;mu;m thickness</td></tr><tr><td>Glass substrate</td><td>Instrument Glasses Ltd</td><td>Soda Lime Float Glass; 570 mm x 300 mm x 4 mm</td><td>Flatness tolerance 0.02/0.04.</td></tr><tr><td>Macro-lenses</td><td>(a) Nikon&lt;br/&gt; (b) Sigma</td><td>(a) AF-Micro-Nikkor 60 mm f/2.8 D&lt;br/&gt; (b) 105 mm f/2.8 Macro-Ex</td><td></td></tr><tr><td>Test-liquid</td><td>De-ionized water from the Imperial College Analytical Lab.</td><td>Standard solution&lt;br/&gt; (AnalaR)</td><td></td></tr></tbody></table>

film control to study contributions of waves to droplet impact dynamics on thin flowing liquid films

أثر الحبرية هو ظاهرة شائعة جداً في طبيعتها ويجذب انتباه سبب سحر الجمالية والتطبيقات الواسعة النطاق. الدراسات السابقة في أفلام سائلة تتدفق أهملت مساهمات الهياكل المكانية لموجات نتيجة الأثر، في حين قد تبين مؤخرا أن يكون لها تأثير كبير على ديناميات أثر إسقاط. في هذا التقرير، فإننا مخطط إجراء خطوة بخطوة للتحقيق أثر إجبار مدخل الدوري فيلم السائلة المتدفقة مما يؤدي إلى إنتاج هياكل الموجه العادية سباتيوتيمبورالي على ديناميات أثر إسقاط. مولد دالة فيما يتصل بصمام الملف لولبي يستخدم لإثارة هذه الهياكل العادية سباتيوتيمبورالي موجه على سطح الفيلم بينما ديناميات تأثير قطرات الحجم موحدة يتم التقاطها باستخدام كاميرا عالية السرعة. ثم درس ثلاث مناطق متميزة؛ أي منطقة الموجه الشعرية السابقة لذروة موجه كبيرة ومنطقة الفيلم مسطحة ومنطقة سنام الموجه. إسقاط آثار كميات دون أبعاد هامة مثل الفيلم رينولدز، ويبر ويتم أيضا فحص أرقام أوهنيسورجي معلمات من معدل تدفق الفيلم وسرعة إسقاط، وانخفاض حجم. وتظهر النتائج مثيرة للاهتمام، حتى الآن غير المكتشفة ديناميات الناجمة عن هذا التطبيق من إجبار مدخل الفيلم الفيلم تتدفق لقطرات العطالة المنخفضة والعالية على حد سواء.

Watch this Scientific Journal Video about Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films at JoVE.com

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

ويرد وضع بروتوكول لدراسة المساهمات المقدمة موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائلة المتدفقة.

مراقبة السينما لدراسة مساهمات موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائل المتدفق رقيقة

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

film-control-to-study-contributions-waves-to-droplet-impact-dynamics

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.4K Views.  Imperial College London. ويرد وضع بروتوكول لدراسة المساهمات المقدمة موجات لديناميات تأثير الحبرية في الأفلام السائلة المتدفقة.

Video: Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for detailed observation, scenarios that make it challenging to observe with conventional imaging systems. One of these is the drop impact of liquids, which usually happens within one tenth of millisecond. To tackle this challenge, a fast imaging technique is introduced that combines a high-speed camera (capable of up to one million frames per second) with a macro lens with long working distance to bring the spatial resolution of the image down to 10 &#181;m/pixel. The imaging technique enables precise measurement of relevant fluid dynamic quantities, such as the flow field, the spreading distance and the splashing speed, from analysis of the recorded video. To demonstrate the capabilities of this visualization system, the impact dynamics when droplets of non-Newtonian fluids impinge on a flat hard surface are characterized. Two situations are considered: for oxidized liquid metal droplets we focus on the spreading behavior, and for densely packed suspensions we determine the onset of splashing. More generally, the combination of high temporal and spatial imaging resolution introduced here offers advantages for studying fast dynamics across a wide range of microscale phenomena.

Drop impact of non-Newtonian fluids is a complex process since different physical parameters influence the dynamics over a very short time (less than one tenth of a millisecond). A fast imaging technique is introduced in order to characterize the impact behaviors of different non-Newtonian fluids.

سريع التصوير وتقنيات لدراسة تأثير انخفاض ديناميات السوائل غير النيوتونية

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; platforms. Often, droplet motion relies on the wetting of a surface, directly associated with the application of an electric field; surface interactions, however, make motion dependent on droplet contents, limiting the breadth of applications of the technique.
Some alternatives have been presented to minimize this dependence. However, they rely on the addition of extra chemical species to the droplet or its surroundings, which could potentially interact with droplet moieties. Addressing this challenge, our group recently developed Field-DW devices to allow the transport of cells and proteins in DMF, without extra additives.
Here, the protocol for device fabrication and operation is provided, including the electronic interface for motion control. We also continue the studies with the devices, showing that multicellular, relatively large, model organisms can also be transported, arguably unaffected by the electric fields required for device operation.

The protocol for fabrication and operation of field dewetting devices (Field-DW) is described, as well as the preliminary studies of the effects of electric fields on droplet contents.

الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل Bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds between 0 and 25 m/sec) and a spinning disk device (for examining surface speeds between 15 and 100 m/sec). The air cannon linear traverse is a pneumatic energy-powered system that is designed to accelerate a metal rail surface mounted on top of a wooden projectile. A pressurized cylinder fitted with a solenoid valve rapidly releases pressurized air into the barrel, forcing the projectile down the cannon barrel. The projectile travels beneath a spray nozzle, which impinges a liquid jet onto its metal upper surface, and the projectile then hits a stopping mechanism. A camera records the jet impingement, and a pressure transducer records the spray nozzle backpressure. The spinning disk set-up consists of a steel disk that reaches speeds of 500 to 3,000 rpm via a variable frequency drive (VFD) motor. A spray system similar to that of the air cannon generates a liquid jet that impinges onto the spinning disc, and cameras placed at several optical access points record the jet impingement. Video recordings of jet impingement processes are recorded and examined to determine whether the outcome of impingement is splash, splatter, or deposition. The apparatuses are the first that involve the high speed impingement of low-Reynolds-number liquid jets on high speed moving surfaces. In addition to its rail industry applications, the described technique may be used for technical and industrial purposes such as steelmaking and may be relevant to high-speed 3D printing.

Two experimental devices for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device and a spinning disk device. The apparatuses are used to determine optimal approaches to the application of liquid friction modifier (LFM) onto rail tracks for top-of-rail friction control.

تصور عالية السرعة السائل جيت الانحشار على السطح المتحرك

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

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. W/O microdroplets have recently been used in powerful methods that enable miniaturized chemical experiments. Therefore, developing a versatile method to yield monodisperse W/O microdroplets is needed. We have developed a method for generating monodisperse W/O microdroplets based on a capillary-based centrifugal axisymmetric co-flowing microfluidic device. We succeeded in controlling the size of microdroplets by adjusting the capillary orifice. Our method requires equipment that is easier-to-use than with other microfluidic techniques, requires only a small volume (0.1-1 &#181;l) of sample solution for encapsulation, and enables the production of hundreds of thousands number of W/O microdroplets per second. We expect this method will assist biological studies that require precious biological samples by conserving the volume of the samples for rapid quantitative analysis biochemical and biological studies.

Here, we demonstrate a simple production method for size-controllable, monodisperse, water-in-oil (W/O) microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. This method requires only a small sample volume and enables high-yield production. We expect this method will be useful for rapid biochemical and cellular analyses.

القائم الشعرية جهاز ميكروفلويديك الطرد المركزي لتشكيل السيطرة الحجم من Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion co-flow device to generate uniform high-viscosity droplets in a low-viscosity fluid. The microfluidic capillary device has a common co-flow structure with its exit connecting to a wider tube. Elongated droplets of the low-viscosity fluid are first encapsulated by the high-viscosity fluid in the co-flow structure. As the elongated low-viscosity droplets flow through the exit, which is treated to be wetted by the low-viscosity fluid, phase inversion is then induced by the adhesion of the low viscosity droplets to the tip of the exit, which results in the subsequent inverse encapsulation of the high-viscosity fluid. The size of the resultant high-viscosity droplets can be adjusted by changing the flow rate ratio of the low-viscosity fluid to the high-viscosity fluid. We demonstrate several typical examples of the generation of high-viscosity droplets with a viscosity up to 11.9 Pas, such as glycerol, honey, starch, and polymer solution. The method provides a simple and straightforward approach to generate monodisperse high-viscosity droplets, which may be used in a variety of droplet-based applications, such as materials synthesis, drug delivery, cell assay, bioengineering, and food engineering.

A phase-inversion co-flow device is demonstrated to generate monodisperse high-viscosity droplets above 1 Pas, which is difficult to realize in droplet microfluidics.

اختﻻق قطرات اللزوجة عالية باستخدام "جهاز الشعرية موائع جزيئية" مع "هيكل تدفق" المشارك عكس المرحلة

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion ...

Chemistry

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

جيل من التحكم في حجم بولي (جليكول) "قطرات دياكريلاتي" عبر شبه-3-الأبعاد "تدفق تركز موائع جزيئية الأجهزة"

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions

Two different experimental methods for determining the threshold of particle motion as a function of geometrical properties of the bed from laminar to turbulent flow conditions are presented. For that purpose, the incipient motion of a single bead is studied on regular substrates that consist of a monolayer of fixed spheres of uniform size that are regularly arranged in triangular and quadratic symmetries. The threshold is characterized by the critical Shields number. The criterion for the onset of motion is defined as the displacement from the original equilibrium position to the neighboring one. The displacement and the mode of motion are identified with an imaging system. The laminar flow is induced using a rotational rheometer with a parallel disk configuration. The shear Reynolds number remains below 1. The turbulent flow is induced in a low-speed wind tunnel with open jet test section. The air velocity is regulated with a frequency converter on the blower fan. The velocity profile is measured with a hot wire probe connected to a hot film anemometer. The shear Reynolds number ranges between 40 and 150. The logarithmic velocity law and the modified wall law presented by Rotta are used to infer the shear velocity from the experimental data. The latter is of special interest when the mobile bead is partially exposed to the turbulent flow in the so-called hydraulically transitional flow regime. The shear stress is estimated at onset of motion. Some illustrative results showing the strong impact of the angle of repose, and the exposure of the bead to shear flow are represented in both regimes.

Two different methods for characterizing the incipient particle motion of a single bead as a function of the sediment bed geometry from laminar to turbulent flow are presented.

بصريا على أساس توصيف الحركة الجسيمات الأولية في ركائز العادية: من الصفحي الظروف المضطربة

Two different experimental methods for determining the threshold of particle motion as a function of geometrical properties of the bed from laminar to ...

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

Vertical impacts of spheres on clean water have been the subject of numerous water entry investigations characterizing cavity formation, splash crown ascension and Worthington jet stability. Here, we establish experimental protocols for examining splash dynamics when smooth free-falling spheres of varying wettability, mass, and diameter impact the free surface of a deep liquid pool modified by thin penetrable fabrics and liquid surfactants. Water entry investigations provide accessible, easily assembled and executed experiments for studying complex fluid mechanics. We present herein a tunable protocol for characterizing splash height, flow separation metrics, and impactor kinematics, and representative results which might be acquired if reproducing our approach. The methods are applicable when characteristic splash dimensions remain below approximately 0.5 m. However, this protocol may be adapted for greater impactor release heights and impact velocities, which augurs well for translating results to naval and industry applications.

This protocol demonstrates the basic experimental configuration for water entry experiments with free-falling spheres. Methods for the alteration of liquid surface with penetrable fabrics, the preparation of chemically non-wetting spheres, and steps for splash visualization and data extraction are discussed.

الآثار المترتبة على مجالات وكيبلر في بركة عميقة سائل مع ظروف سطح السائل غيرت والمسبار

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

Measuring the Interaction Force Between a Droplet and a Super-hydrophobic Substrate by the Optical Lever Method

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on an optical lever method is designed. A millimetric cantilever is used as a force sensitive component in the measurement system. Firstly, the force sensitivity of the optical lever is calibrated using electrostatic force, which is the critical step in measuring interaction force. Secondly, three super-hydrophobic substrates with different grid fractions are prepared with nanoparticles and copper grids. Finally, the interaction forces between droplets and super-hydrophobic substrates with different grid fractions are measured by the system. This method can be used to measure the force on the scale of sub-micronewton with a resolution on the scale of nanonewton. The in-depth study of the contact process of droplets and super-hydrophobic structures can help to improve the production efficiency in coating, film and printing. The force measurement system designed in this paper can also be used in other fields of microforce measurement.

The protocol aims to investigate the interaction between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. This includes calibrating the measurement system and measuring the interaction force at super-hydrophobic substrates with different grid fractions.

قياس قوة التفاعل بين القطرة والركيزة فائقة رهاب الماء بواسطة طريقة ليفر البصرية

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on ...

High Throughput Analysis of Liquid Droplet Impacts

Experimental studies of liquid drop impacts on surfaces are often restricted in their scope due to the large range of possible experimental parameters such as material properties, impact conditions, and experimental configurations. Compounding this, drop impacts are often studied using data-rich high-speed photography, so that it is difficult to analyze many experiments in a detailed and timely manner. The purpose of this method is to enable efficient study of droplet impacts with high-speed photography by using a systematic approach. Equipment is aligned and calibrated to produce videos that can be accurately processed by a custom image processing code. Moreover, the file structure setup and workflow described here ensure efficiency and clear organization of data processing, which is carried out while the researcher is still in the lab. The image processing method extracts the digitized outline of the impacting droplet in each frame of the video, and processed data are stored for further analysis as required. The protocol assumes that a droplet is released vertically under gravity, and impact is recorded by a camera viewing from side-on with the drop illuminated using shadowgraphy. Many similar experiments involving image analysis of high-speed events could be addressed with minor adjustment to the protocol and equipment used.

This protocol enables efficient collection of experimental high-speed images of liquid drop impacts, and speedy analysis of those data in batches. To streamline these processes, the method describes how to calibrate and set up apparatus, generate an appropriate data structure, and deploy an image analysis script.

تحليل الإنتاجية العالية لتأثيرات قطرات السائل

Experimental studies of liquid drop impacts on surfaces are often restricted in their scope due to the large range of possible experimental parameters ...