Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Hittills har lite uppmärksamhet ägnats åt vätskeflödet genom deformerbara elastiska munstycken. Ny forskning publicerad i The European Physical Journal Special Topics introducerar konceptet med passivt deformerande munstycken och visar att mjukare munstycksmaterial kan producera mer stabila strålar över ett brett spektrum av flödeshastigheter. Forskargruppen leddes av Andrew Dickerson vid University of Tennessee, U.S.
Nya experiment visar att munstycken som deformeras när vätska strömmar genom dem kan bidra till att förbättra stabiliteten hos vätskestrålar i många olika scenarier
När en vätskestråle sprutas genom ett munstycke kommer den så småningom att bryta upp i en sträng av droppar. Genom tidigare studier har forskare fastställt att avståndet från munstycket där denna uppdelning sker beror på ett brett spektrum av faktorer:inklusive munstyckets form och luftrörelsen som omger strålen. Hittills har dock lite uppmärksamhet ägnats åt elastiska munstycken, som kan deformeras när vätskor passerar genom dem. Teamet som leds av Dickerson introducerar konceptet med passivt deformerande munstycken och visar att mjukare munstycksmaterial kan producera mer stabila strålar över ett brett spektrum av flödeshastigheter.
Vätskestrålar finns i ett brett spektrum av tillämpningar:inklusive rengöring, skärning, bläckstråleutskrift och läkemedelstillförsel inom medicin. I dessa olika scenarier är det ofta avgörande för användarna att kontrollera avståndet på vilket dessa jetplan går sönder, så att de noggrant kan justera frekvensen och storleken på de resulterande fallen när de träffar sina mål. Denna längd är bunden till flera olika faktorer:inklusive ytspänning, vätskeviskositet och jethastighet. För närvarande inkluderar metoder för att kontrollera uppdelningslängden att blanda strålen med en strömmande gas, ändra munstyckets geometri och manipulera strålen efter att ha lämnat munstycket.
För att bedöma inverkan av deformerande munstycken, konstruerade Dickersons team nya ekvationer för att ta hänsyn till kopplingen mellan vätskeflödet och det elastiska munstyckets utvidgning. De testade sedan noggrannheten i sin matematik med en serie enkla munstycken – där ett 0,5 mm hål stansades i olika elastiska membran, var och en med olika styvhet. När de sprutade vätska genom dessa munstycken fann forskarna att de mjukaste, mest deformerbara materialen gav de mest stabila strålarna över ett brett spektrum av flödeshastigheter. Deras resultat ger värdefulla insikter om hur stabiliteten hos vätskestrålar kan förbättras – vilket i slutändan gör det möjligt för deras användare att träffa sina mål mer exakt. + Utforska vidare
