โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

การหล่อลื่นทางอากาศ: ฟองอากาศขนาดใหญ่เท่านั้นที่ทำเคล็ดลับ

Anonim

ฟองสบู่ที่อยู่ใต้เปลือกเรือทำให้พวกเขาถูกผลักออกจากพื้นผิว ในชั้นผิวระหว่างเรือและน้ำฟองอากาศเหล่านี้ทำให้เกิดแรงเสียดทานน้อยลง: เรียกอีกอย่างว่าการหล่อลื่นทางอากาศ ในทางปฏิบัติแรงเสียดทานสามารถลดลงได้ 20 เปอร์เซ็นต์โดยมีผลกระทบอย่างมากต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ กลไกที่แม่นยำยังไม่เป็นที่ทราบเนื่องจากการไหลของน้ำในท้องถิ่นมีความซับซ้อนและวุ่นวาย ในฐานะที่เป็นนักวิทยาศาสตร์ของ UT ตอนนี้แสดงให้เห็นถึงขนาดของฟองสบู่ทำให้ความแตกต่างใหญ่: ฟองอากาศเล็ก ๆ จะไม่มีผลกระทบสุทธิเลย นี้อาจดูเหมือน counterintuitive แต่ฟองอากาศขนาดใหญ่ที่สามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างง่ายดายให้ผลที่แข็งแกร่ง

การโฆษณา


สำหรับการตรวจสอบผลกระทบมหาวิทยาลัย Twente มีการตั้งค่า 'Taylor Couette' ที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้สามารถสร้างกระแสปั่นป่วนได้อย่างเต็มที่ เครื่องนี้ประกอบด้วยกระบอกสูบขนาดใหญ่สองกระบอกที่มีของเหลวอยู่ระหว่าง เมื่อกระบอกด้านในหมุนเร็วฟองอากาศที่ถูกฉีดจะถูกกดลงกับพื้นผิวเช่นเดียวกับที่ทำกับลำตัวเรือ ที่พื้นผิวของทรงกระบอกพวกเขาเริ่มมีอิทธิพลต่อการลาก การตั้งค่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องในการหล่อลื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อใช้อากาศในน้ำ 4 เปอร์เซ็นต์การตั้งค่าทดลองจะลดลง 40 เปอร์เซ็นต์โดยใช้ฟองอากาศขนาดใหญ่ขนาดมิลลิเมตร นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับความตึงผิวระหว่างฟองสบู่และน้ำได้โดยการเพิ่มสารลดแรงตึงผิวและสามารถเปลี่ยนขนาดฟองอากาศได้ คุณสมบัติอื่น ๆ เช่นความเร็วในการไหลและความหนาแน่นถูกเก็บไว้เหมือนกัน ผลลัพธ์คืออะไร? โดยเฉลี่ยแล้วฟองอากาศจะมีขนาดเล็กลงเนื่องจากสารลดแรงตึงผิวช่วยป้องกันฟองสบู่ที่เกาะติดกันสร้างเป็นฟองอากาศขนาดใหญ่ ภายในฟองสบู่มีฟองมีการกระจายตัวสม่ำเสมอและยิ่งกว่านั้นพวกเขาจะไม่ถูกผลักไปกับพื้นผิว ด้วยอีกสี่เปอร์เซ็นต์ของอากาศที่อยู่ใน microbubbles ตอนนี้มีการลดลงร้อยละสี่: ไม่มีการหล่อลื่นอากาศสุทธิที่เรือของเรือ Ruben Verschoof: "จากการทดลองก่อนหน้านี้เรารู้ว่าฟองอากาศที่เสียรูปทรงทำงานได้ดี แต่เราไม่คาดหวังว่าจะมีความแตกต่างอย่างมากเช่นนี้

เมื่อทำการทดลองในชีวิตจริงที่มีกระแสปั่นป่วนและไม่อยู่ในสถานการณ์ที่เรียบง่ายของการไหลลื่นและช้าผลของการวิจัยครั้งนี้สามารถใช้งานได้โดยตรงในภาคการเดินเรือ สำหรับการลดการลากในท่อการทดลองนี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่มีคุณค่า

การวิจัยได้ดำเนินการในกลุ่มฟิสิกส์ของไหลของศาสตราจารย์ Detlef Lohse กลุ่มนี้เป็นส่วนหนึ่งของสถาบันเทคโนโลยีนาโนเทคโนโลยี MESA + ของ UT การวิจัยได้รับทุนจาก Dutch Technology Foundation STW และ Dutch Foundation for Fundament Research on Matter (FOM)

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดเตรียมโดย University of Twente หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. Ruben A. Verschoof, Roeland C. A. van der Veen, เจ้าแสงแดด, Detlef Lohse การลดการลากฟองต้องใช้ฟองอากาศขนาดใหญ่ Physical Review Letters, 2016; 117 (10) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.117.104502