Doğa Bilimleri ve Kanada&#39;nın (NSERC) ve LB Foster Rail Technologies Corp. Mühendislik Araştırma Konseyi ortaklaşa NSERC İşbirlikçi Araştırma ve Geliştirme Hibe programı aracılığıyla bu araştırmayı destekledi.

1. İplik Disk Cihazı <ol><li> (Örneğin, ortam sıcaklığı, akışkan özellikleri, jet ve yüzey hızı, vs.) bir tablo istenen test koşullarını ve kayıt test koşulları belirleyin. </li><li> Malzemelerinin Hazırlanması <ol><li> Sıkışma testleri için gliserin-su ya da PEO-gliserin-su çözümleri hazırlayın. <ol><li> PEO gliserin su testi durumunda, yavaş yavaş, 24 saatlik bir süre boyunca hafif bir manyetik karıştırma altında damıtılmış su 1495,5 g &#39;ı içerisine PEO tozu (bir milyon ile dört milyon viskozite-ortalama moleküler ağırlığı) 4.5 g çözülür. Aşırı mekanik bozulmayı önlemek için PEO örnek ajitasyon kaçının. </li><li> Yavaş yavaş 0.15% PEO konsantrasyon ve% 50 gliserin konsantrasyonunun sulu bir çözüme ulaşmak için, 24 saatlik bir süre boyunca sulu bir PEO çözeltisine USP dereceli gliserin, 1.5 kg ekleyin. </li></ol></li><li> Önce ve mini her testten sonra RT altında hava geçirmez kaplarda ayrı ayrı deney sıvıları MağazaMize buharlaşma, ortam hava ve kirden su emme. Karakterize ve hazırlık beş gün içinde sıvıları sprey. </li></ol></li><li> Deneylerin Performans <ol><li> Emin olun dönen disk hava rulmanın hava besleme vanasının açık olduğunu ve manometre okuma doğru çalışma aralığı (60-80 psi) olduğunu. Disk ve yatakları ile herhangi bir sorun olup olmadığını kontrol etmek 5 rotasyonlar, disk hareketini engelleyen ve her iki yönde elle diski dönüşebilir Temizle şey. </li><li> Temiz ve güvenli sıkıştırılmış gaz test sıvısı basınçlandırması için akümülatör kapalı. 1-galon akümülatör sıvı portuna test sıvısı 3 kg dökün. </li><li> Bir basınç regülatörü aracılığı ile azot tankına akümülatör gaz noktasını bağlayın. Jet püskürtme memesine akümülatör sıvı portuna bağlayın. </li></ol></li><li> Set up kontrol sistemi ve yüksek hızda görüntüleme sistemi. <ol><li> Dönen disk kontrol yazılımı ve VFD kontrol yazılımı başlatın.Pozisyon iki yüksek hızlı sine 35 cm uzakta darbe noktasından kamera ve iki açıdan sıkışma noktasını yakalamak için yüksek büyütme lensleri ayarlayın. </li><li> En iyi görüntü kalitesi (Şekil 1) için bir eşit aydınlatılmış arka plan elde etmek için 150 W fiber optik ışık kaynağı ayarlayın. Bu noktada kontrol sistemi Güç kamera ayarı kolaylaştırmak için. </li><li> Beklendiği gibi sistem çalıştığından emin olmak için kontrol yazılımı &#39;Öz-kontrol&#39; butonuna tıklayarak kendini kontrol rutin gerçekleştirin. </li></ol></li><li> Bir jet sıkışma testi yapın <ol><li> VFD kontrol yazılımı (500-3,000 rpm) ile istenilen değere disk hızı ayarlayın. </li><li> Bir testi gerçekleştirmek için, &#39;Testi dizisi&#39; butonuna tıklayarak kontrol yazılımı otomatik deneysel dizisi başlatmak. Yazılım otomatik olarak optimal parametrelerini belirlemek ve buna göre testi gerçekleştirmek için sistemin her bileşenini koordine edecektir. </li><li> (Örneğin, Şekil 2&#39;de ekran görüntüsünü bakınız) Ortaya çıkan sıkışma testi video kaydetmek. Okuyun ve kayıt yüzey hızı, kontrol yazılımı basıncı ve sıcaklığı geri püskürtme memesine. Not: Her testten sonra, bir disk temizleme dizisi durulayın ve disk yüzeyine kurumasını otomatik olarak çalışır. Tüm test sıvısı kalıntı kaldırıldı kadar temizleme döngüsü gerektiği kadar tekrarlayın. DİKKAT: su ve gliserin çözeltisi deney sıvıları temizleme dizisi ile temizlenebilir, diğer LFMs aseton gibi organik çözücüler ile temizlenmesi gerekir. Bu gibi durumlarda, doğrudan diski püskürtme yerine bir keçe ile temizlik malzemesi uygulanır. </li></ol></li><li> Veri Analizi <ol><li> Her test koşulu (örneğin, sıvı özellikleri, ortam sıcaklığı, yüzey pürüzlülüğü, vs.) bir elektronik tablo içeren bilgi hazırlayın. </li><li> Sine görüntüleme yazılımı ile kaydedilen jet çarpma görüntüleri açın, normal olarak tam video kayıtları oynatmakhızlandırmak ve jet darbe davranışlarını gözlemlemek. </li><li> Kayıt sıkışma davranış özellikleri, deney set-up ile komplikasyonları gösterebilir herhangi bir olağandışı trendleri günlüğü, hazırlanan elektronik tabloda (sıçrama / sıçrama / çökelme bakınız Şekil 3). </li><li> Bir elektronik test sonuçları ve şartları kaydedin. Tutanak önemli bulgular ve test günlüğüne (örneğin, sıçrama / çökelme eşik noktası, sıçrama / çökelme geçişleri, vb) olağandışı olaylar. Gerektiğinde ekran görüntülerini kaydetmek. </li><li> Görüntü analiz ölçümleri ve kayıt verilerini Davranış. <ol><li> Ekrandaki piksel ölçüm aracı başlatın. Açık sıkışma görüntüleri ve ekrandaki piksel ölçüm aracı (Şekil 4) ile görüntülerde bir mikro-cetvel ölçerek görüntü ölçeğini kalibre. </li><li> Piksel ölçüm t (bakınız Şekil 5, örneğin, lamel yayılmış genişliği, W, ve lamel durgunluk noktası yarıçapı, R) ilgi Tedbir boyutlarıjet hazırlanan e-tabloya video ve kayıt verileri en istikrarlı gibi görünen bir noktada ool. Sonra jet ve lamel hem kararlı olduklarını teyit etmek için 100 kare ölçümlerin ilk grup sonra ölçümlerin başka bir grup alır. Bir grafikteki veri noktaları ve eğri uydurma tamamlayın. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Hava Topu Cihazı <ol><li> Istenilen test koşullarını belirlemek ve adım 1.1 gibi materyalleri hazırlamak ve 1.2 adım. </li><li> Deneylerin Performans <ol><li> Sistem kontrol yazılımı kadar güç. </li><li> Top namlu içine mermi yerleştirin. Düzgün bir testte (Şekil 6) sonra mermi yakalamak için varil çıkmak yakın durma mekanizması taşıyın. </li><li> Hava tankı giden basınçlı bina hava hattı açın. İstenen mermi hızına bağlı olarak, 30 psi ile 70 psi arasında tankın basınç. 30 psi basınç tankı yaklaşık 5 bir mermi hızını verirm / sn ve 70 psi yaklaşık 25 m / sn&#39;lik bir hıza verir. </li><li> Test sıvısı basınçlandırma için sıkıştırılmış gaz kapalı akümülatör hazırlayın. <ol><li> Akümülatör sıvı portuna test sıvısı 3 kg dökün. Sıvı jet püskürtme memesine akümülatör gaz vanasından boru bağlayın, ve 300 psig akümülatör basıncını ayarlamak. </li></ol></li><li> Makas jack kamerayı takın. Jet püskürtme memesi yanında konumlandırılmış platforma makas jack sabitleyin. </li><li> Kamera karşısında ve difüzyon tabakasının arkasına yerleştirilmiş platform, yüksek yoğunluklu ışık kaynağı sabitleyin. Yazılım kontrol arayüzü video kamera izleme işlevini kullanarak aydınlatma ve kamera konumlandırma kontrol edin ve gerekirse (Şekil 7) konumlandırma ayarlayın. </li><li> Hava topu ses patlamanın korunmak için earmuffs koyun. </li><li> Sinyal birden çok kez topu kontrol paneli kilidini, ve kontrol panelindeki uyarı düğmesine basınBir deney başlangıcı. </li><li> Hava topu varil hava tankı bağlayan selenoid vana açılır kontrol paneli düğmesine tıklayın. </li><li> Cihaz ateş ve mermi ele sonra, sıvıyı ve artık bir test sıvısını çıkarmak için bir sünger temizlik ile silerek Cihazı temizlemek. Son olarak, merminin çarpma yüzeyini kurulayın. </li></ol></li><li> Sabit (10 cm) bir mesafe hareket etmesi merminin için gereken süreyi ölçmek suretiyle kaydedilmiş yüksek hızlı video merminin hızını ölçer. Adım 1.5 gibi verileri analiz. </li></ol>

<ol>
	<li>Cotter, J., 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=Top+of+Rail+Friction+Control:+Reductions+in+Fuel+and+Greenhouse+Gas+Emissions.">Top of Rail Friction Control: Reductions in Fuel and Greenhouse Gas Emissions.</a> Proc. Of the 2005 Conference of the International Heavy Haul Association (Rio de Janeiro). , 327-334 (2005).</li><li>Eadie, D. T., Bovey, E., Kalousek, 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+role+of+friction+control+in+effective+management+of+the+wheel/rail+interface).">The role of friction control in effective management of the wheel/rail interface).</a> Railway Technical Conference. , (2002).</li><li>Stock, R., Eadie, D. T., Elvidge, D., Oldknow, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influencing+rolling+contact+fatigue+through+top+of+rail+friction+modifier+application&#8211;A+full+scale+wheel&#8211;rail+test+rig+study.">Influencing rolling contact fatigue through top of rail friction modifier application&#8211;A full scale wheel&#8211;rail test rig study.</a> Wear. 271 (1), 134-142 (2011).</li><li>Eadie, D. T., Santoro, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Top-of-rail+friction+control+for+curve+noise+mitigation+and+corrugation+rate+reduction.">Top-of-rail friction control for curve noise mitigation and corrugation rate reduction.</a> Journal of Sound and Vibration. 293 (3), 747-757 (2006).</li><li>Tomeoka, M., Kabe, N., Tanimoto, M., Miyauchi, E., Nakata, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friction+control+between+wheel+and+rail+by+means+of+on-board+lubrication.">Friction control between wheel and rail by means of on-board lubrication.</a> Wear. 253 (1), 124-129 (2002).</li><li>Chiu-Webster, S., Lister, 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=The+fall+of+a+viscous+thread+onto+a+moving+surface:+a+&#8216;fluid-mechanical+sewing+machine.">The fall of a viscous thread onto a moving surface: a &#8216;fluid-mechanical sewing machine.</a> Journal of Fluid Mechanics. 569 (1), 124-129 (2006).</li><li>Hlod, A., Aarts, A. C. T., Van De Ven, A. A. F., Peletier, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+model+of+falling+of+a+viscous+jet+onto+a+moving+surface.">Mathematical model of falling of a viscous jet onto a moving surface.</a> European Journal of Applied Mathematics. 18 (06), 659-677 (2007).</li><li>Gradeck, M., Kouachi, A., Dani, A., Arnoult, D., Borean, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+numerical+study+of+the+hydraulic+jump+of+an+impinging+jet+on+a+moving+surface.">Experimental and numerical study of the hydraulic jump of an impinging jet on a moving surface.</a> Experimental Thermal and Fluid Science. 30 (3), 193-201 (2006).</li><li>Fujimoto, H., Suzuki, Y., Hama, T., Takuda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+Characteristics+of+Circular+Liquid+Jet+Impinging+on+a+Moving+Surface+Covered+with+a+Water+Film.">Flow Characteristics of Circular Liquid Jet Impinging on a Moving Surface Covered with a Water Film.</a> ISIJ international. 51 (9), 1497-1505 (2011).</li><li>Keshavarz, B., Green, S. I., Davy, M. H., Eadie, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Newtonian+liquid+jet+impaction+on+a+high-speed+moving+surface.">Newtonian liquid jet impaction on a high-speed moving surface.</a> International Journal of Heat and Fluid Flow. 32 (6), 1216-1225 (2011).</li><li>Keshavarz, B., Green, S. I., Eadie, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+liquid+jet+impaction+on+a+high+speed+moving+surface.">Elastic liquid jet impaction on a high speed moving surface.</a> AIChE Journal. 58 (11), 3568-3577 (2012).</li><li>Moulson, J. B. T., Green, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ambient+air+on+liquid+jet+impingement+on+a+moving+substrate.">Effect of ambient air on liquid jet impingement on a moving substrate.</a> Physics of Fluids. 25 (10), 102106 (2013).</li><li>Sterling, G. E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+study+on+jet+impingement+on+a+very+high+speed+moving+surface.">An experimental study on jet impingement on a very high speed moving surface.</a> UBC M.A.Sc. Thesis. , (2012).</li><li>Povarov, O. A., Nazarov, O. I., Ignat'evskaya, L. A., Nikol'skii, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+drops+with+boundary+layer+on+rotating+surfaces.">Interaction of drops with boundary layer on rotating surfaces.</a> Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 31 (6), 1453-1456 (1976).</li><li>Fathi, S., Dickens, P., Fouchal, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regimes+of+droplet+train+impact+on+a+moving+surface+in+an+additive+manufacturing+process.">Regimes of droplet train impact on a moving surface in an additive manufacturing process.</a> Journal of Materials Processing Technology. 210 (3), 550-559 (2010).</li><li>Bird, J. C., Tsai, S. S., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inclined+to+splash:+triggering+and+inhibiting+a+splash+with+tangential+velocity.">Inclined to splash: triggering and inhibiting a splash with tangential velocity.</a> New Journal of Physics. 11 (6), 063017 (2009).</li><li>Range, K., Feuillebois, F. <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+surface+roughness+on+liquid+drop+impact.">Influence of surface roughness on liquid drop impact.</a> Journal of Colloid and Interface science. 203 (1), 16-30 (1998).</li><li>Crooks, R., Boger, D. V. <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+fluid+elasticity+on+drops+impacting+on+dry+surfaces.">Influence of fluid elasticity on drops impacting on dry surfaces.</a> Journal of Rheology. 44 (4), 973-996 (2000).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Hava topu set-up için kullanılan mermi hafif, ahşap taban oluşur. Hafif çok testlerinden sonra ahşap malzemenin fiş rağmen, bu durdurma mekanizmasının etki üzerine kırılmaya eğilimi, plastik veya metal gibi malzemelerin oluşan mermi daha etkili bir şekilde kinetik enerjiyi emmek için tespit edilmiştir. Ahşap merminin boyutları dolayısıyla hava kaçağı kısıtlayan, yakından çelik namlu içini maç için tasarlanmıştır. Kontrplak iki tabaka arasında sabitlenmiş bir 1/8 &quot;kalın kauçuk tabakası bundan başka namlusunun iç çevresinde conta sıkmak için merminin arka kısmına takılır. Sıvı jetinin en az bir girişim ile bir test üç yüzeyler çarpacak, böylece merminin üstüne monte edilmiş metal çarpma yüzeyleri farklı pürüzlülük yükseklikleri üç ayrı metal plaka olarak sabitlenmiş olan, 2.5 cm aralıklı yerleştirilmiş. merminin ön inci bir diken bir aerodinamik burun içine şekilleniriçinde bir mandal mekanizması ile ağır alüminyum bir gövdeye sahip durdurma mekanizması, böylece burun e alt etkisi üzerine mermi güvenli bir şekilde bağlanır. Aksine yerde sabit olmaktan çok, durdurma mekanizması mermisini yakalamak üzerine kabaca 60 cm geriye kayar. Bu fonksiyon mermi kinetik enerjiyi dağıtır ve maddi hasar görmesini önler. Hava topu cihaza bağlı yüksek hızlı sine kamera mermi yüzeyinde jet çarpmasının görüntüler. Kameranın geniş ekran CMOS sensör, bir derece yüksek kare hızları ve çözünürlüklerde görüntü yakalamanızı sağlar. A 1 kW, yüksek yoğunluklu akkor ışık kaynağı görüş alanını aydınlatmak için kullanılan ve bir ışık difüzör levha ışık kaynağı ve bir eşit aydınlatılmış arka plan elde etmek sıkışma noktası arasına yerleştirilir. İki kamera ve ışık kaynakları birden fazla açıdan video kayıtları yakalamak için iplik disk aygıtı yüklü. Yukarıda yer alan bir kameraİkinci kamera yan görünüm kayıtları ise sıkışma noktası, jet çarpma ön görünümünü kaydeder. Kamera lensleri Test sıvıları ile teması önlemek için ve her testten sonra net bir görüntüleme penceresi sağlamak için asetat film bir levha ile kaplıdır. yan görüş kamerası yerel aks engelleme olmadan darbe sitesini aydınlatan bir yüksek yoğunluklu fiber-optik ışık kaynağı tarafından aydınlatılır. ön görüş kamerası, yüksek-yoğunlukta, 100 W, bir kolimatör lens ile donatılmış 6,700 Lümen beyaz LED dizisi ile aydınlatılmıştır. İki deney seti-up iki özel inşa kontrol kutuları ile elektrikle kontrol edilir. ısmarlama kontrol yazılımı kullanıcı oluşturmak ve kontrol kutusunun içinde bir USB DAQ sistemi ile dijital ve analog sinyalleri toplamak için izin verir. Bir denetleyici sonra deneysel set-up (yüksek hızlı kamera, ışık, ağızlık, vb) her bir bileşenini kontrol etmek için bu sinyalleri kullanır. tarif exBu iki ayrı makineler yüzey hızları geniş bir yelpazede test etmek için inşa edildi içinde zenlenen set-up sınırlıdır. Bir laboratuvar sınırlı alanı içinde, olmayan yıkıcı 25 m / sn den daha yüksek hızlarda hareket eden bir mermi durdurmak çok zordur, çünkü hava topu cihaz sadece düşük hızlarda çalıştırılabilir. Eğirme disk ile diskin dönme hareketi sırayla sıvı mekaniği etkileyecek sıvının üzerinde ilişkili merkezcil kuvvetler, neden olacağı endişesi vardı. Hava topu (doğrusal yüzey hızı) ve iplik diskte aynı jet koşulları ve aynı yüzey hızları ile test olarak yersiz olduğunu kanıtladı Bu endişe neredeyse aynı çarpma özellikleri vermiştir. izin verilen maksimum Reynolds sayısı, sıvı püskürtme dağılmasından ile sınırlıdır. Bu set-up üzerinde yapılan deneylerde, 1.500 Reynolds sayısı kolayca ulaşıldı. Yüksek hızlı set-up Yüzey hızı VFD motor kapasitesi ile sınırlıdır (yani, maksimum çürüklüğüilli hız ve sürükle, atalet, vb) üstesinden gelmek için maksimum güç çıkışı disk ve mil dengeli olması koşuluyla. açıklanan aparatları da küçük sıvı püskürtme memesi çapları kullanılarak yüksek yüzey hızı koşulları üzerinde yüksek hızda sıvı jet çarpma çalışma (25-100 m / sn) uyum olduğu sıvı jet sıkışma incelemek mevcut teknikleri farklıdır. Sabit ve düşük hızda hareket eden yüzeylerde meydana sıvı jet çarpma işlemleri yüksek hızlı, açıklanan teknik daha altında sıvı jet çarpma davranışları hakkında bilgi mevcut olabilir sıvı birikmesi ve yayılma desenleri açısından yüzeyleri hareketli ilişkili olanlar önemli ölçüde farklılık Çünkü koşulları daha geniş bir aralığı. Sıvı jet sıkışma ile ilişkili sıçrama, sıçramak ve çökelme süreçleri tekniğin odak daha önce ısı transfer desenleri ile meşgul olan bu alanda, bir bilgi boşluğu giderir. Sıvısı olarakBir alt tabaka üzerine jet çarpma gelecekteki araştırmalar için birçok olası yollar pozlar oldukça karmaşık fazlı akışkanlar mekaniği sorunu, açıklanan teknik gibi çelik ve mürekkep püskürtmeli baskı, soğutma, ısıtma ve yüzey olarak teknik ve endüstriyel uygulamalar bir dizi için kullanılabilir olduğunu kaplama.

Bu araştırma transferi verimliliği ve düzgün birikim sonuçlarının yüksek derecelerde elde ederken hareketli yüzeye sıvı jet formunda LFM (Sıvı Sürtünme Değiştirici) uygulanması için stratejiler belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu hedefe ulaşmada yüzeyleri hareketli sıvı jet sıkışma etkileyen faktörler kapsamlı bir anlayış geliştirme içerir. Proje demiryolu sektöründe kullanılan yağlama uygulama tekniklerinin etkinliğini artırmak için bir ihtiyaç motive edilir. Yakıt tüketimi ve lokomotif bakım maliyetleri, sürtünme modifiye edici maddenin, ince bir film tabakası azaltmanın bir yolu olarak, klasik rayların üst ray yüzeyine tatbik edilmektedir. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, rayın üst için su bazlı LFM bir tür uygulama (Devri) sürtünme kontrolü 50,% 1,2 aşan göre aşınma% 6 ve demiryolu tekerlek flanşı ile enerji tüketim seviyelerini azalttığını göstermiştir. Diğer çalışmalar demiryolu parça için geçerli LFM azalttığını göstermiştirlateral kuvvet ve gürültü seviyeleri yanı sıra, daha da önemlisi, parça oluk ve raydan 3,4 önemli bir nedenidir haddeleme temas yorgunluğu, gelen hasar. Bu sonuçlar daha Tokyo metro sistemi 5 saha testleri teyit edilmiştir. LFMs şu anda Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri boyunca lokomotif onlarca bağlı hava üflemeli atomizörler dağıtılır. Bu uygulama biçiminde, LFM demiryolu araba hareket altına monte atomizörler ile rayların üstüne uygulanır. Gerekli yüksek hacimli ve yüksek basınçlı hava besleme düzeyleri ulaşılabilir olmayabilir çünkü LFM uygulama Bu mod, birçok demiryolu lokomotif uygulamak zordur. Hava püskürtmeli sprey memeleri, aynı zamanda, bir crosswind çalıştırıldığında rüzgar var orijinal yoldan sapmaya ince damlacıkları neden olarak, yüksek ölçüde düzensiz ray kapsama üretmek inanılmaktadır. Aynı için rüzgar var da meme kirlenme dahil olduğu bilinmektedir, büyük olasılıklanedeni. Hava üflemeli atomizerlerine ile ilişkili sorunlar nedeniyle, demiryolu sektörü şu anda ray parçaları üzerine LFM uygulamasına alternatif yaklaşımlar arıyor. Geçerli bir çözüm, sıvı jetleri nedeniyle düşük sürükleme kadar atalet oranı etkileri crosswind karşı daha az hassas olduğundan, kesintisiz bir (atomize olan) bir sıvı jet ile LFM dağıtma içerir. Ayrıca, atomize memeleri için gerekli olan yüksek hava basıncı ve ses seviyeleri sıvı jet püskürtme teknolojileri gerekli değildir, çünkü LFM uygulama oranı üzerinde etkili kontrolünü sürdürmek daha akıcı ve sağlam püskürtme mekanizmaları olarak ikinci hareket. Benzer fizik, damlacık sıkışma bir alan, yoğun çalışılmıştır. Bu hareket, kuru düz bir yüzeye damlacık sıkışma için, davranış sıçramasına viskozite, yoğunluk, yüzey gerilimi ve darbe hızı 14,15 normal bileşeni içeren birçok parametreye bağlı olduğunu birçok araştırmacı tarafından bulundu. Kuş <em&gt; ve diğ., normal ve teğetsel hızlar kritik önem 16 olduğunu gösterdi. Sınıf ve ark. Ve Crooks ve diğ., Bir sabit kuru bir yüzey üzerinde damlacık çarpması için, yüzey pürüzlülüğü önemli ölçüde sıçrama sınırını düşürür göstermiştir 17,18 (yani, damlacık daha yatkın sıçrama sağlar). Pratik önemine rağmen, hareketli yüzeylerde jet sıkışma akademik literatürde çok az ilgi görmüştür. Chiu-Webster ve Lister hareketli bir yüzey üzerinde kararlı ve kararsız viskoz jet sıkışma incelenen deneylerin geniş bir dizi gerçekleştirilen ve yazarlar sürekli akış halinde 6 için bir model geliştirdi. Hlod ark. Deneysel sonuçlarla 7 ile ek ayrılmaz koşullarda uzunluğu bilinmeyen bir etki alanındaki bir üçüncü dereceden ODE vasıtasıyla akışını ve karşılaştırılmıştır tahmin yapılandırmaları modellenmiştir. Ancak, Reynolds sayıları incelendiğindeBu çalışmaların hem tipik demiryolu LFM uygulamaları ile ilgili çok daha düşüktür. Gradeck ark. Sayısal ve deneysel çeşitli jet hızı, yüzey hızı ve meme çapı koşulları 8 altında hareket eden alt tabaka üzerine su jeti çarpma akış alanını araştırdık. Fujimoto ve arkadaşları., Su 9 ince bir film ile kaplı bir hareket eden alt-tabaka üzerine çarpan bir dairesel su jetinin ilave incelenmiştir akış özellikleri. Bununla birlikte, bu iki proje nispeten büyük meme çapları ve bir alt yüzeye ve bu çalışmada kullanılanlara göre püskürtme hızları kullanılır. Önceki deneysel sayısal ve analitik çalışmalar büyük bir veri vücut sağlamak olsa Dahası, çoğunluk ısı transferi parametreleri ziyade, jet sıçramasına davranış olarak sıvı akış süreçleri üzerine odaklanmıştır. Bu araştırmada verilen deneysel yöntem, böylece yeniden sıvı jet uygulama teknolojileri katkıdaküçük jet nozul çapları ve yüksek hızlı jet ve yüzey hızları içeren koşullar altında böyle teknikler inceltme. Bu yöntem ayrıca irtibat hatları hareketli ilişkili temel akışkanlar mekaniği problemleri hakkında bilgi geliştirir. Yukarıda belirtilen çalışmalar genellikle düşük hızlı hareket eden yüzeyi ile düşük hızda jet etkileşimi yer var. Yüksek hızlı hareketli yüzeylere laminer yüksek hızlı jet sıkışma nispeten az sayıda çalışma bulunmaktadır. Yüksek hızlı sıvı jet impaktörü sırasında jet sıvı ince bir lamel oluşturan, darbe yerin yakınında radyal yayılır. Bu lamel sonra viskoz bir karakteristik U-şekilli lamel üreten, hareketli yüzeyi tarafından dayatılan zorlama ile mansap konveksiyonel edilir. Keshavarz ve diğ., Yüksek hızlı yüzeyler üzerine çarpan Newton ve elastik sıvı jetleri kullanan bu deneyler bildirmiştir. Bunlar iki ayrı gruba çarpma işlemlerini sınıflandırılmıştır: &quot;biriktirme &amp;# 8221; 10 &quot;sıçrama&quot;. Darbe birikimi olarak sınıflandırılır için sıçrama damlacıklar halinde kırılır sonra yüzeyden ayırır ve sıvı lamel ile karakterizedir ise, jet sıvı, yüzeye uygun olmalıdır. Üçüncü sıkışma rejimi de tarif edilmiştir - &quot;sıçramak&quot;. Bu, nispeten nadir rejiminde lamel &quot;biriktirme&quot; gibi, yüzeye bağlı kalır, ancak ince damlacıklar lamel ön kenarına yakın uzaklaştırılırlar. Newton tipi olmayan sıvı etkileri Takip eden bir çalışmada, Keshavarz ve ark. Sıçrama / yerleştirme barajın, hız oranı yüzey jet çarpma açısı ve püskürtü hızı, sadece küçük bir etkiye sahipken, Reynolds ve Deborah sayı ile belirlendiği sonucuna varmışlardır 11 . Değişken ortam hava basınçları altında yapılan deneylerde, Moulson ark. Keşfetti sıçrama / çökelme eşik Reynolds sayısı dramatik olduğunuBelirli bir eşik 12 tamamen sıçrama bastırır altında ortam hava basıncını düşürürken ortam hava basıncının azalması ile artar, (yani, yüksek ortam basıncı sıçrama jetleri daha eğilimli hale). Bu bulgu güçlü lamel üzerinde etkili aerodinamik kuvvetler lamel kaldırma-off ve sonraki sıçrama neden önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir. Yüksek hızlı alt tabaka üzerinde yüksek hızlı çarpma üzerine son çalışmada, Sterling substrat hızı ve sıçrama eşiğine yakın jet koşulları için, sıçrama çok küçük lokalize yüzey pürüzlülüğü ve küçük jet dengesizlik tarafından tetiklenen olabileceğini gösterdi. O da bu koşullar lamel kaldırma-off ve yatıştırıldı altında stokastik süreç 13 olduğunu gösterdi. Burada açıklanan deneysel protokol hareket eden bir yüksek hızlı yüzey ile sıvının temas içermeyen diğer fiziksel durumları incelemek için kullanılabilir. Örneğin, aynı yaklaşım helikopter blad incelemek için kullanılabilirE-girdap (vorteks sıvı izleyici parçacıkları ile renkli olması kaydıyla) etkileşim ve yüzeylerin robotik püskürtme.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="4">Equipment for Air Cannon Set-Up</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30-gallon air tank</td>
			<td>Steel Fab</td>
			<td>A10028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid actuated poppet valve</td>
			<td>Parker Hannifin Corp.</td>
			<td>#16F24C2164A3F4C80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5&#34;NPT rubber hose</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rectangular steel tubing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stop mechanism</td>
			<td>Customized</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel plates</td>
			<td>Customized</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wooden projectile</td>
			<td>Customized</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1kw high-intensity incandescent light</td>
			<td>Photographic Analysis Ltd.</td>
			<td>T986851</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light diffuser sheet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optic sensor</td>
			<td>BANNER</td>
			<td>SM312LV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">Equipment for Spinning Disc Set-Up</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor</td>
			<td>WEG</td>
			<td>TEFC-W22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearings</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disk</td>
			<td>Customized</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber optic light source</td>
			<td>Fiberoptics Technology Incorporated</td>
			<td>MO150AC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High intensity LED array</td>
			<td>Torshare Ltd.</td>
			<td>TF10CA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum</td>
			<td>Ridge Tool Company</td>
			<td>WD09450</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Interrupter</td>
			<td>Customized</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">Shared Equipment for Both Devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phantom v611 high-speed cine camera</td>
			<td>Vision Research Inc.</td>
			<td>V611</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phantom v12 high-speed cine camera</td>
			<td>Vision Research Inc.</td>
			<td>V12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoom 7000 lens</td>
			<td>Navitar Inc.</td>
			<td>Zoom 7000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoom 6000 lens</td>
			<td>Navitar Inc.</td>
			<td>Zoom 6000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed nitrogen tank</td>
			<td>Praxair Technology, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure regulator</td>
			<td>Praxair Technology, Inc.</td>
			<td>PRS20124351CGA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hose for compressed nitrogen</td>
			<td>Swagelok Company</td>
			<td>SS-CT8SL8SL8-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hose for liquid</td>
			<td>Swagelok Company</td>
			<td>SS-7R8TA8TA8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accumulator</td>
			<td>Accumulators, Inc.</td>
			<td>A131003XS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid Valve</td>
			<td>Solenoid Solutions Inc.</td>
			<td>2223X-A440-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure transducer</td>
			<td>WIKA Instruments Ltd</td>
			<td>#50398083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nozzle assembly</td>
			<td>Customized</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerin</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(ethylene oxide)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization of high speed liquid jet impaction on a moving surface

Yüksek hızlı bir hareket eden yüzey üzerine bir sıvı jetinin incelenmesi için iki cihaz tarif edilmektedir: Bir hava top cihazı 15 ve 100 m arasında yüzey hızları incelenmesi için bir döner disk cihazı ((0 ile 25 m / san arasında yüzey hızları incelenmesi için) / sn). Hava topu doğrusal hareket ahşap merminin üstüne monte edilmiş bir metal ray yüzeyi hızlandırmak için tasarlanmış bir pnömatik enerji güç bir sistemdir. Bir selenoid vana ile donatılmış bir basınçlı silindir hızla top namlusu aşağı merminin zorlayarak, varil içine basınçlı hava bültenleri. Mermi metal üst yüzey üzerine bir sıvı jetinin çarpar bir püskürtme memesi altından geçecek ve mermi daha sonra bir durdurma mekanizması vurur. Bir kamera jet sıkışma kaydeder ve bir basınç dönüştürücü püskürtme memesi backpressure kaydeder. döner disk set-up değişken frekanslı sürücü (VFD) motor ile 500 rpm 3000 hızlarına ulaşan bir çelik disk oluşur. Bir püskürtme sistemi siHava topu o kadar Milar dönen diske impinges bir sıvı jet üretir, ve birkaç optik erişim noktalarında yerleştirilen kameralar jet sıkışma kaydedin. Jet sıkışma süreçlerinin video kayıtları kaydedildi ve sıkışma sonucu sıçrama, sıçramak, ya da çökelme olup olmadığını belirlemek için incelenir. aparatları yüksek hızlı hareketli yüzeylerde düşük Reynolds numarası sıvı jetleri yüksek hızda çarpmasını içeren ilk bulunmaktadır. Ray sanayi uygulamalara ek olarak, açıklanan teknik gibi çelik üretim gibi teknik ve endüstriyel amaçlar için de kullanılıyor olabilir ve yüksek hızlı 3D baskı ile ilgili olabilir.

<html> Giriş bölümünde tartışıldığı gibi, sıvı jet sıkışma ile ilişkili üç ana davranışları biriktirme, sıçramak ve sıçrama vardır. Bu jet çarpma davranışları çeşitli optik noktalarda konumlandırılmış yüksek hızda sine kameralar tarafından kaydedilen video verileri kullanılarak gözlenir. Üç sıvı püskürtme sonuçlarını tasvir video kayıtları elde edilen hareketsiz görüntüler, örnekleri, Şekil gösterilmiştir 3. Şekil 3A, püskürtme darbe yüzeyine doğru, tamamen düz ve sürekli bir akış içinde aktığı sıvı püskürtme birikimini gösterir. Jet yüzeye yapışır ve deneyin geri kalan süresi için yüzey üzerinde kalır. jeti ya sıçrama kalan kısmı (Şekil 3B ile, sıvı püskürtme kısmen darbe yüzeyine yapışır ki 3B ve 3C az optimum sonuçlar Şekil ) ya da etkisi üzerine (Şekil 3C) sıçramasına. Verilen video verisinin oldukça basit doğası göz önüne alındığında jove_content &quot;&gt;, belirsiz sonuçlar nadir ve tekrarlanabilir sonuçlar deneysel cihazlar hem elde edilmiştir edilir. Ancak, genellikle çok düzgün yüzey pürüzlülük koşulları içeren çok nadir durumlarda, bir sıvı jetinin lamel karaktenze edilir. Bu darbe yüzeyinin tamamen ayrılırlar neden olur bu şekilde (Şekil 8) yüzeyde damlalar veya sertliği ile etkileşime girebilir eşit sıradışı durumlarda, akış, küçük bir rahatsızlık, jet içinde düzensizlikler üretebilen yüzeyi üzerine çarpma uzun bir süre için yüzeyden ayırmak için jet neden güçlendirilmiş olur (Şekil 9). Bu nadir olgular genellikle sadece (Re = 100 ~ 2.500) olarak. tutarlılık yüksek yüzey hızları ve orta jet sıvı viskoziteleri için ortaya Sonuçlar ölçüde bir pompa aksine, bir sıvı iter test sıvı, sürüş için bir basınç akümülatör kullanımına alacak olan<html> Sabit oran, bir çok düzgün bir eylem üreten ve böylece son derece tutarlı bir üniforma ve sürekli sıvı akışı. Sıçrama açısından / çökelme özellikleri ile, sonuçlar yüzey sertliğine azalan um 0.01 arasında değişen ve 1 ortalama pürüzlülük yükseklikleri metal yüzeyler için çarpan jet daha duyarlı sıçrama yapar göstermektedir. Örneğin, Şekil 3A ve Şekil 3C, benzer bir jet ve yüzey hızı koşulları altında sıkışma göstermektedir. Şekil 3A jet birikim 0.51 mikron ortalama pürüzlülük yüksekliği yüzey üzerinde oluşur, ancak ortalama pürüzlülük yüksekliği 0.016 mm (Şekil 3C) olduğunda jet sıçrama oluşur. Pürüzlülüğüne Bu bağımlılık Keshavarz ark. 10,11, yüzey pürüzlülüğü lamel kalınlığı önemli ölçüde daha büyüktür daha pürüzlü yüzeyler üzerinde sıkışma okudu tarafından gözlenen tersidir. Sıvı jet çapı;, sıvı viskozitesi, yoğunluğu ve yüzey gerilimi, yüzey hızı ve pürüzlülük; _content &quot;&gt; sıçrama eşiği bir sıvı jet hızı karmaşık bir işlevdir. ve çevredeki hava özellikleri sıçrama bazı basit teoriler ileri sürülmektedir rağmen 10-12, şu anda genellikle 12 sıçrama habercisi olan fenomen. Lamel Fırlatmaya, hiçbir kapsamlı bir açıklama yoktur, lamel geometrisi bir işlevi olduğuna inanılmaktadır. Şekil 10&#39;da görüldüğü gibi, lamel geometrisi kendisini karmaşık bir işlevdir jet ve yüzey hızları ve sıvı fiziksel özellikleri de dahil olmak üzere birçok değişkenlerin. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig1.jpg" /> Disk aygıtı iplik optik konfigürasyonu Şekil 1. şematik. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig1large.jpg" target="_blank">tıklayınız t</a>o Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig2.jpg" /> Şekil 2. Tipik bir video kaydı ekran görüntüsü. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig3.jpg" /> Şekil 3. Üç tipik akış rejimleri. (A) çökelme, (B) sıçramak, (C) sıçrama. Bütün durumlarda sağdan substrat hareket sola ve jet çapı 564 mm. İlgili jet ve yüzey koşulları şunlardır: (A) V jeti = 18,3 m / sn, V = substrat 7.50 m / sn, μ jet = 0,0194 N · sn / m 2, ρ jet = 1,180kg / m 3, σ jet = 0,0656 N / m, Re jet = 629, Biz jet = 3,400; (B), V püskürtme = 9.5 m / sn, V alt-tabaka = 7.63 m / s, μ püskürtme = 0.0097 N • sn / m2, ρ püskürtme = / m3 998 kg σ püskürtme = 0,0717 N / m Re püskürtme = 552, Biz jet = 709; (C), V püskürtme = 17.3 m / s V alt-tabaka = 7.71 m / s, μ püskürtme = 0,0194 N • sn / m2, ρ püskürtme = / m3 1.180 kg σ püskürtme = 0,0656 N / m Re püskürtme = 594, Biz jet = 3,040. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig4.jpg" /> Jet çapı ve lamel jeo Şekil 4. Ölçümügörüntü işleme yazılımı ile metry. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig5.jpg" /> Karakteristik lamel boyutlarını gösteren jet çarpma Şekil 5. planformuna görünümü şematik. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig6.jpg" /> Şekil 6. Hava topu mekanik yapılandırma. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil 7. Hava topu optik yapılandırma. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig8.jpg" /> Jet sıçrama jet birikimi geçişi gösteren Şekil 8. Zaman dizisi. Geçiş aksi kuru yüzeye yapışan çok ince damlacıklar neden bu sekansta. Yüzey / 7.52 m = hız V yüzeyde sn sağdan sola doğru hareket ediyor. jet koşulları şunlardır: D jet = 564 mikron; V jet = 17,5 m / sn, μ jet = 0,0194 N · sn / m 2, ρ jet = / m 3 1.180 kg, σ jet = 0,0656 N / m, Re jet = 600, Biz jet= 3,110. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 9," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig9.jpg" /> Jet sıçrama jet birikimi geçişi gösteren Şekil 9. Zaman dizisi. Geçiş akışını bozan jet küçük bir hava kabarcığı neden bu sekansta. Yüzey / 7.43 m = hız V yüzeyde sn sağdan sola doğru hareket ediyor. jet koşulları şunlardır: D jet = 564 mikron; V jet = 15.8 m / sn, μ jet = 0,0194 N · sn / m 2, ρ jet = / m 3 1.180 kg, σ jet = 0,0656 N / m, Re jet = 542, Biz jet = 2,530. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52603/52603fig9large.jpg" target="_blank">için tıklayınız Daha büyük bir versiyonunu görmek</a>Bu rakamın. <img alt="Şekil 10," src="/files/ftp_upload/52603/52603fig10.jpg" /> Yüzey. Yüzey hızı V substrat Reynolds sayısının bir fonksiyonu olarak jet çapı oranı Şekil 10. Lamel yayılmış genişliği, 300 jet bir Reynolds sayısı 75 Re S vererek, 60 m / sn 15 m / sn den zengindir koşullar şunlardır: D jet = 281 mikron; V jet = 14,6 m / sn, μ jet = 0,0701 N · sn / m 2, ρ jet = 1,220 kg / m 3, σ jet = 0,0640 N / m, Re jet = 71.4, Biz jet = 1,140.

Watch this Scientific Journal Video about Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface at JoVE.com

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

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.

Bir Hareketli Yüzeyde Yüksek Hızlı Sıvı Jet birikiminin Görselleştirme

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

visualization-of-high-speed-liquid-jet-impaction-on-a-moving-surface

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Planar Kinematics of a Rigid Body

Motion in Two or Three Dimensions

SCIENTISTS IN ACTION

11.4K Görüntüleme.  University of British Columbia. 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.

Video: Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses triangulation between matching points in two views of the same scene at different angles to compute depth.&#160;However, unlike a stereo-based method, DFP uses a digital video projector to replace one of the cameras1. The projector rapidly projects a known sinusoidal pattern onto the subject, and the surface of the subject distorts these patterns in the camera&#8217;s field of view. Three distorted patterns (fringe images) from the camera can be used to compute the depth using triangulation.
Unlike other 3D measurement methods, DFP techniques lead to systems that tend to be faster, lower in equipment cost, more flexible, and easier to develop.&#160;DFP systems can also achieve the same measurement resolution as the camera.&#160;For this reason, DFP and other digital structured light techniques have recently been the focus of intense research (as summarized in1-5). Taking advantage of DFP, the graphics processing unit, and optimized algorithms, we have developed a system capable of 30&#160;Hz 3D video data acquisition, reconstruction, and display for over 300,000 measurement points per frame6,7.&#160;Binary defocusing DFP methods can achieve even greater speeds8.
Diverse applications can benefit from DFP techniques. Our collaborators have used our systems for facial function analysis9, facial animation10, cardiac mechanics studies11, and fluid surface measurements, but many other potential applications exist.&#160;This video will teach the fundamentals of DFP techniques and illustrate the design and operation of a binary defocusing DFP system.

This video describes the fundamentals of digital fringe projection techniques, which provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;It also demonstrates the design and operation of a high-speed binary defocusing system based on these techniques.

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Mühendislik

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The complex nature of these flows may be studied using particle image velocimetry (PIV), a laser-based imaging technique for optically accessible flows. Though many forms of PIV exist that extend the technique beyond the original planar two-component velocity measurement capabilities, the basic PIV system consists of a light source (laser), a camera, tracer particles, and analysis algorithms. The imaging and recording parameters, the light source, and the algorithms are adjusted to optimize the recording for the flow of interest and obtain valid velocity data. 
Common PIV investigations measure two-component velocities in a plane at a few frames per second. However, recent developments in instrumentation have facilitated high-frame rate (&gt; 1 kHz) measurements capable of resolving transient flows with high temporal resolution. Therefore, high-frame rate measurements have enabled investigations on the evolution of the structure and dynamics of highly transient flows. These investigations play a critical role in understanding the fundamental physics of complex flows.
A detailed description for performing high-resolution, high-speed planar PIV to study a transient flow near the surface of a flat plate is presented here. Details for adjusting the parameter constraints such as image and recording properties, the laser sheet properties, and processing algorithms to adapt PIV for any flow of interest are included.

A procedure for studying transient flows near boundaries using high-resolution, high-speed particle image velocimetry (PIV) is described here. PIV is a non-intrusive measurement technique applicable to any optically accessible flow by optimizing several parameter constraints such as the image and recording properties, the laser sheet properties, and analysis algorithms.

Yüzeyler Yakın yüksek hızlı Partikül imaj velosimetri

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

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

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

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

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic recording of image sequences. The basic components, features, constraints and optimization tips of a 3D-PTV topology consisting of a high-speed camera with a four-view splitter are described and discussed in this article. The technique is applied to the intermediate flow field (5 &#60;x/d &#60;25) of a circular jet at Re &#8776; 7,000. Lagrangian flow features and turbulence quantities in an Eulerian frame are estimated around ten diameters downstream of the jet origin and at various radial distances from the jet core. Lagrangian properties include trajectory, velocity and acceleration of selected particles as well as curvature of the flow path, which are obtained from the Frenet-Serret equation. Estimation of the 3D velocity and turbulence fields around the jet core axis at a cross-plane located at ten diameters downstream of the jet is compared with literature, and the power spectrum of the large-scale streamwise velocity motions is obtained at various radial distances from the jet core.

A three-dimensional particle tracking velocimetry (3D-PTV) system based on a high-speed camera with a four-view splitter is described here. The technique is applied to a jet flow from a circular pipe in the vicinity of ten diameters downstream at Reynolds number Re &#8776; 7,000.

Türbülans Uygulamaları için üç boyutlu Parçacık Takip Akımları: Jet Akış Örneği

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Yüksek hızda sürekli uyarılan Brillouin saçılma Spektrometre için malzeme analizi

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A typical anti-wetting superhydrophobic surface easily fails when exposed to a high-temperature liquid. Recently, Nepenthes-inspired slippery surfaces demonstrated a new way to solve the adhesion problem. A lubricant layer on the slippery surface can act as a barrier between the repelled materials and the surface structure. However, the slippery surfaces in previous studies rarely showed high-temperature resistance. Here, we describe a protocol for the preparation of slippery surfaces with high-temperature resistance. A photolithography-assisted method was used to fabricate pillar structures on stainless steel. By functionalizing the surface with saline, a slippery surface was prepared by adding silicone oil. The prepared slippery surface maintained the anti-wetting property for water, even when the surface was heated to 300 &#176;C. Also, the slippery surface exhibited great anti-adhesion effects on soft tissues at high temperatures. This type of slippery surface on stainless steel has applications in medical devices, mechanical equipment, etc.

Slippery surfaces provide a new way to solve the adhesion problem. This protocol describes how to fabricate slippery surfaces at high temperatures. The results demonstrate that the slippery surfaces showed anti-wetting for liquids and a remarkable anti-adhesion effect on soft tissues at high temperatures.

Paslanmaz çelik kaygan bir yüzeye hazırlık ve yüksek sıcaklık Anti-Yapışma davranışını

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

Laboratuvar Yıldırım Yaylar Genişbant Yüksek Çözünürlüklü Emisyon Spectra Kayıt Yöntemi

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...

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.

Düşen küreler değişmiş sıvı ve Impactor yüzey koşulları ile derin sıvı bir havuzu üzerinde etkileri

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

Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone (ITZ)

Here, we present a comprehensive method to illustrate the uneven distribution of the interfacial transition zone (ITZ) around the aggregate and the effect of aggregate surface morphology on the formation of ITZ. First, a model concrete sample is prepared with a spherical ceramic particle in roughly the central part of the cement matrix, acting as a coarse aggregate used in common concrete/mortar. After curing until the designed age, the sample is scanned by X-ray computed tomography to determine the relative location of the ceramic particle inside the cement matrix. Three locations of the ITZ are chosen: above the aggregate, on the side of the aggregate, and below the aggregate. After a series of treatments, the samples are scanned with a SEM-BSE detector. The resultant images were further processed using a digital image processing method (DIP) to obtain quantitative characteristics of the ITZ. The surface morphology is characterized at the pixel level based on the digital image. Thereafter, K-means clustering method is used to illustrate the effect of surface roughness on ITZ formation.

Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone ITZ

Hereby, we proposed a protocol to illustrate the effect of aggregate surface morphology on the ITZ microstructure. The SEM-BSE image were quantitatively analyzed to obtain ITZ's porosity gradient via digital image processing and a K-means clustering algorithm was further employed to establish a relationship between porosity gradient and surface roughness.

İnterasiyal Geçiş Bölgesinde (ITZ) Agrega Yüzey Morfolojisinin Belirlenmesi

Here, we present a comprehensive method to illustrate the uneven distribution of the interfacial transition zone (ITZ) around the aggregate and the effect ...

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.

Sıvı Damlacık Etkilerinin Yüksek Elde LiAnalizi

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