När ett fordon färdas över en våt eller översvämmad väg, vatten byggs upp framför däcket och genererar en lyftkraft. I ett fenomen som kallas vattenplaning, denna kraft kan bli tillräckligt stor för att lyfta fordonet från marken.

I Vätskors fysik, , forskare från CNRS, universitetet i Lyon, och Michelin-gruppen använder en laseravbildningsteknik för att studera vattenflödet framför och genom däckens spår.

För att motverka vattenplaning, slitbanan är vald för att dränera vatten från däckets framsida utan att minska dess förmåga att fästa på vägen. Mycket få kvantitativa experimentella studier av vattens rörelse genom däckspår har gjorts, så lite är känt om de exakta flödesmönstren i dessa situationer.

Det enda tidigare publicerade arbetet som rapporterade kvantitativa hastighetsmätningar i däckspår gjordes med en höghastighetskamera och använde hirsfrön som vattenspårare. Fröna är cirka 1,5 millimeter i diameter, fastän, och ger dålig kontrast, så hastighetsinformation inuti spåren var inte användbar för en flödesanalys.

För närvarande, forskning om vattenplaning använder en testbana utrustad med ett genomskinligt fönster inbäddat i marken. Området ovanför är översvämmat och ett däck som rullar över fönstret observeras med en höghastighetskamera.

Utredarna utvecklade ett mer sofistikerat tillvägagångssätt som involverade fluorescerande ymppartiklar för att visualisera flödet och använde ett ark laserljus för att belysa området. De fluorescerande partiklarna var endast 35 mikron i diameter, ungefär hälften så tjock som ett människohår, med en densitet nära vatten.

"Det första anmärkningsvärda särdraget för flödet inuti spåren är närvaron av vita långsträckta trådar eller kolonner, " sa författaren Damien Cabut. "Detta indikerar närvaron av en gasfas, möjligen luftbubblor eller kavitation."

Det finns två faser i spåren, vätska och gas, vilket komplicerar analysen. Utredarna hittade virvlar och bubblor i några spår. Författarna visade att antalet virvlar inuti ett spår är relaterat till förhållandet mellan spårets bredd och dess höjd.

"En virvelskapande mekanism skulle kunna kopplas till flödet runt den skarpa kanten av däckribban. Denna effekt liknar den som observerats för deltavingar i aerodynamisk lyft, sa Cabut.

Flödesstrukturen i spåren visade sig vara liknande för att öka fordonshastigheterna när avstånd och hastigheter skalades upp ordentligt. Detta kan få konsekvenser för vattenplaning.

Cabut sa att mer arbete måste göras för att förstå bildandet av virvlar och bubblornas roll i spåren. Den experimentella uppställningen de utvecklade kommer att vara till stor hjälp med det framtida arbetet.