(a) Simulering av flöde förbi en cylinder med tröghetspartiklar av Chan, spåra inverkan av partiklar på ytan av uppsamlaren. (b) I simuleringar, spårning av en enda droppbana framkallar att partikel kolliderar (röd) när smörjväxelverkan försummas, och glider längs ytan när smörjeffekt finns (blått). (c) Liknande dynamik med smörjning observeras i experiment utförda av Shahrokhian, där partiklar knappt rör vid och flyr från att deponeras på uppsamlaren. (d) Tredimensionell simulering av tröghetspartiklar som strömmar förbi en sfär med små gupp, efterliknar ytdrag hos Namibbaggar. Kredit:Fan Kiat Chan och Aida Shahrokhian
Dimskörd är en potentiell praktisk källa till färskt vatten i dimmiga kustöknar, och nuvarande lösningar är beroende av nät/maskor i meterskala. Nätgeometrin, dock, uppvisar en fysiologiskt olämplig form för bulkkroppar i millimeterskala, som insekter.
Fan Kiat Chan, från University of Illinois i Urbana-Champaign, erbjuder biomimetiska dimsamlande teknologier baserade på Namibökenbaggar som en potentiell lösning. Chan kommer att diskutera hur ytmorfologi kan påverka omgivande flöde för dropputbyte under en session på American Physical Society's Division of Fluid Dynamics 72nd Annual Meeting, som äger rum den 23-26 november, 2019, på Washington State Convention Center i Seattle.
"Idén att använda dimma som en källa till sötvatten har studerats sedan 1980-talet på olika platser, ", sa Chan. Dessa studier har lett till att dimman samlas med hjälp av nät och maskor, som nu ofta används på platser som Chile och Marocko, bland många andra. Designen togs från dimavlyssningsmetoder som används av träd och kan vanligtvis samla cirka 53 liter vatten på en genomsnittlig dag.
Dock, Namib ökenbaggar använder en annan skördemekanism än träd gör. Dessa insekter använder den oregelbundna ytmorfologin - ojämna stötar och plana områden - på ryggen för att samla färskt vatten från öken dimma. Inspirerad av Namibbaggen, Chan och medarbetare Aida Shahrokhian och Hunter King, från Mechanical Biomimetics and Open Design Lab vid University of Akron, studera hur ytmorfologi påverkar det omgivande vätskeflödet, vilket leder till dropppåverkan för skörd.
"Liknande principer skulle kanske kunna användas för att designa vattenflaskor som kan samla upp dimma, möjliggör en mer bärbar källa, " sa Chan.
Chan kommer att diskutera den observerade ökningen av samlarens effektivitet när ytstrukturer, såsom stötar som Namib ökenbaggar, introduceras. I kombination med nätbaserade mönster, dessa uppsamlare kan ge en ytterligare möjlighet till skörd av sötvatten i områden med begränsad nederbörd.
"Vattenhalten och frekvensen av dimbildning kan variera beroende på plats och årstid, ", sa han. "Medan nederbörd kan vara sällsynt i vissa regioner, det är, dock, viktigt att inse att dimma ändå är en förutsägbar och, därav, pålitlig vattenkälla."
Samtalet, "Ytmorfologi och flödesdynamik för dimskörd, " kommer att presenteras kl. 07.45 i Stilla havet (USA) på tisdag, 26 nov som en del av sessionen om allmän vätskedynamik.
