zhongwei2284的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/zhongwei2284

博文

液珠击打在细纤维等物体上 精选

已有 7274 次阅读 2016-11-28 02:29 |个人分类:生活与自然|系统分类:科研笔记| impact, fiber, 液珠, 柔韧度

 关于小液珠击打到水面的一些现象和结果,之前已经有了一些介绍。在大自然中,下雨是一个极其常见的现象,雨滴滴落下来,有时候会击打到池塘,河流或者浅水塘的表面,而有时候,则会击打到坚硬的地板,树木的叶子或者枝干上,又或者,直接击打到某只蜘蛛刚刚建的新家,即击打到那些纤细的蛛丝上。

1:雨滴击打到树枝或者蛛丝上,遗留下的雨滴

 雨后,我们常常看见某些纤细的枝干上挂着较大的液珠,蜘蛛网此时经常成为了闪烁着亮光的网格。此时,我们很好奇,当一个液珠击打到蛛丝一样纤细的物质上的时候,小液珠的命运会如何?蛛丝会被液珠巨大的质量压断吗?如果小液珠的一部分可以留在蛛丝上,那可以留在细丝上的最大的液体质量是多少?

 说到这里,不得不提及关于液珠击打到小的物体上的研究,例如A.Rozhkov等的关于液珠击打到小的物体上的研究,其实验仪器和部分结果如图1所示。

2A.Rozhkov等的实验仪器与部分实验结果

  A.Rozhkov等的文章对液珠击打到小物体上的情况进行了分类,对大的液珠和小的液珠击打到小物体上的情况进行了细致的分析,尤其对其得到的结果给了相关的模型。S.Bakshi等的文章则重点研究了液珠击打到球形的小物体上,此研究对于研究液珠击打到线状物体上具有很有益的借鉴作用。

 当然,重点还是要回到液珠击打到线状或者称为纤维状物体上来。L.Hung等报道了一个关于液珠击打到圆柱状物体上的实验研究;E.Lorenceau等提出了一个关于下落的液珠是会被细纤维抓住还是落下的数学模型;最近,E.Dressaire等主要分析了细纤维的柔韧度对于液珠击打到细纤维上的结果的影响。今年,韩国的S.G.KimW.Kim提出了一些新的有意思的结果,我们将跟随他们的脚步,来探寻液珠击打到细纤维上的一些奥秘。

 

3S.G.Kim等的实验装置与结果

S.K.Kim等发现,液珠击打到细纤维上,会产生三种可能的结果,如图3所示,即整个液珠都被纤维抓住;或者经过细纤维的时候液珠被分成两部分,然后在纤维的另一端融合成一个大的单个液珠下落;最后一种则是当液珠和纤维接触的时候,直接分裂成两个部分下落。“雨后的蜘蛛网,会留下多少水滴?”一文对此研究做了生动的介绍,甚至还有对S.G.Kim的科学报道“Will raindrops stick to a spider web's threads?”对于有兴趣了解更多的人也是有一些帮助的。

图4:S.G.Kim等的实验结果的相图,其中We为韦伯数,r*=r/R即细纤维的半径除以液珠的半径

 就在最近,一篇名为Drop morphologies on flexible fibers, influence of elastocapillary effects”预印本文章,讨论了液珠在细纤维上的各种状态,以及一些其他有意思的东西。大自然总是给予我们很多灵感,让我们欣赏到它的美得同时引起我们的深思。

图5:雨后

主要参考文献:

1 A. Rozhkov, B. Prunet-Foch and M. Vignes-Adler, Impact of water drops on small targets,

Phys. Fluids 14, 3485 (2002); http://dx.doi.org/10.1063/1.1502663

2 S.Gil Kim and W. Kim, Drop impact on a fiber.

Phys. Fluids 28, 042001 (2016); http://dx.doi.org/10.1063/1.4945103

3 A. Sauret et.al., Drop morphologies on flexible fibers:influence of elastocapillary effects,arXiv:1610.02555

其他:

1  果壳网:雨后的蜘蛛网,会留下多少水滴? http://www.guokr.com/article/441426/

2  S.G.Kim的文章的科学新闻,Will raindrops stick to a spider web's threads?,

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-04/aiop-wrs040816.php




http://blog.sciencenet.cn/blog-739225-1017153.html

上一篇:三个关于气泡、液珠、射流的有趣的实验
下一篇:冰冻滴落的液珠

16 黄永义 强涛 吴鹏飞 彭思龙 蒋敏强 赵凤光 史晓雷 杨正瓴 郭战胜 鲍海飞 吕洪波 陈武峰 马红孺 xlsd biofans Atrichum

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (9 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-8-7 13:24

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部