Varje år vid sitt årsmöte sponsrar American Physical Society's Division of Fluid Dynamics en tävling för de bästa bilderna i en mängd olika kategorier, alla relaterade till vätskeflödet.
Årets Galleri presenterades vid divisionens 76:e möte i november i Washington, D.C., där 12 konstnärliga videor och bilder valdes ut i fyra olika kategorier. Här är några av vinnarna.
3D-polymerskrivare kräver noggrann justering för att spola ut sitt material till ett substrat. Att avsätta för mycket polymer för långsamt kan leda till mönsterbildande veck eller spolar i trådens layout då en del av tråden hopar sig på sig själv. Pålning ovanpå en befintlig kinky spole kan leda till oordning och strukturella instabiliteter (se video).
Här registrerar ett team från Princeton University mönstret när för lite material skrivs ut för långsamt. Det resulterande mönstret ger lager som är ordnade och stabila, ett slags "spets" med luckor i en del av strukturen, som använder mindre material och gör utskriften snabbare.
Spalten i spetsen kan styras av höjden på lagret och tryckhastigheten, vilket ändrar densiteten hos den slutliga tryckta strukturen. Se videon medan du njuter av Bachs violinsonat nr 2 i a-moll.
'Släpp Medusa'
Att inducera vibrationer i en liten vätskedroppe utan gravitation skapar ett häpnadsväckande mönster av "strålar" och "kratrar" som något liknar skalet på fröet av ett kastanjeträd.
Dessa forskare, som skapade den här bilden från numeriska simuleringar, liknar den med håret på Medusa, den grekiska gudinnan som förvandlade åskådare till sten. Därför kallar de sin bild för "Drop Medusa" (visas i början av denna artikel).
Radiella vibrationer med hög amplitud med en regelbunden frekvens på 1040 Hertz vibrationer leder till kaotiska, olinjära vågor där vågöverlagringarna skapar strål- och kratereffekten när droppen brister.
Som en visning av samspelet mellan hydrodynamik och elasticitet ("hydroelasticitet") fotograferade denna grupp objekt som föll på en flytande vattenyta. Om föremålet kommer in i vattnet med tillräcklig hastighet bildas ett lufthålrum runt det, under ytan.
Vanligtvis har denna hålighet släta väggar, men för vissa stötkroppar skapar stötens kraft vibrationer som lämnar ett bo av nyfikna vågor eller vågor längs lufthålighetens väggar. Att förstå detta samspel kan, som författarna skriver, "få konsekvenser för biologiska dykare eller konstruerade marin- och rymdstrukturer."
Dynamiken för frostspridning
Vattendroppar bildas när fukt kommer i kontakt med en kall yta, så kallade "andningsfigurer". Dropparna smälter samman till större droppar, med nya, mindre droppar som bildas i de tomma utrymmena mellan dem. I den här videon visar en plötslig nedkylning av den underliggande ytan att dropparna fryser och släpper ut latent värme, sedda med en infraröd kamera.
Dropparna fryser från ytan och uppåt; frost sprider sig upp på ytan av vattenkondensfigurerna genom att frysa enskilda droppar och bilda isbroar mellan dem, som slutar med en förtjusande spets ovanpå de frusna dropparna. Videon här visar några av de vackra funktionerna och rörelserna.
Fler galleriinlägg hittar du här. Utställningen "Traveling Gallery of Fluid Motion", presenterad av American Physical Society—Division of Fluid Dynamics, kan ses på National Academy of Sciences (CPNAS) kulturprogram från 2 oktober 2023 till 23 februari 2024. Med titeln "Chaosmosis:Assigning Rhythm to the Turbulent" ligger den på 2101 Constitution Ave., N.W., Washington, D.C., National Academy of Sciences Building, Upstairs Gallery.
Mer information: Källa:Gallery of Fluid Motion, presenterat av APS Division of Fluid Dynamics, gfm.aps.org/
Lauren Dreier et al, Video:Liquid Lace, 76th Annual Meeting of APS Division of Fluid Dynamics—Gallery of Fluid Motion (2023). DOI:10.1103/APS.DFD.2023.GFM.V0087
Debashis Panda et al, Affisch:Drop Medusa, 76th Annual Meeting of APS Division of Fluid Dynamics—Gallery of Fluid Motion (2023). DOI:10.1103/APS.DFD.2023.GFM.P0030
John Antolik et al, Affisch:Hydroelastic, 76th Annual Meeting of APS Division of Fluid Dynamics—Gallery of Fluid Motion (2023). DOI:10.1103/APS.DFD.2023.GFM.P0008
David Paulovics et al, Video:Dynamics of Frost Propagation, 76th Annual Meeting of APS Division of Fluid Dynamics—Gallery of Fluid Motion (2023). DOI:10.1103/APS.DFD.2023.GFM.V0079
© 2023 Science X Network
