Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Investigations of modular microfluidic geometries for passive manipulations on droplets

Zaremba D., Blonski S., Jachimek M., Marijnissen M. J., Jakiela S., Korczyk P. M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

2018

Vol. 66, nr 2

139--149

Multiple pipetting is a standard laboratory procedure resulting in the compartmentalisation of a liquid sample. Microfluidics offers techniques which can replace this process by the use of tiny droplets. Passive manipulation on droplets is an interesting and promising approach for the design of microfluidic devices which on one hand are easy-to-use and on the other, execute complex laboratory procedures. We present a comprehensive study of the geometry of microfluidic components which encode different operations on droplets into the structure of the device. The understanding of hydrodynamic interactions between the continuous flow and a droplet travelling through confined space of nontrivial microfluidic geometries is crucial for a rational and efficient design of new generation of modular microfluidic processors with embedded instructions.

Drobnoskalowa turbulencja w procesie mieszania chmury z otoczeniem - model laboratoryjny

Korczyk P. M.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

2008

nr 4

1-131

Zrozumienie procesu powstawania tzw. ciepłego deszczu, (tzn. formowania się opadu atmosferycznego wskutek złożonych oddziaływań hydrodynamicznych zawiesiny kropel i atmosfery) jest wciąż nierozwiązanym problemem fizyki atmosfery, którego wyjaśnienie miałoby wielkie znaczenie dla współczesnej meteorologii i klimatologii. Trudności teoretyczne i brak wiarygodnych informacji doświadczalnych powodują konieczność stosowania w modelach atmosferycznych bardzo uproszczonych parametryzacji. Powszechnie przyjmuje się, że krople deszczowe powstają w wyniku zderzeń kropel chmurowych. Dla rozwiązania stochastycznego równania opisującego ewolucję rozmiarów zespołu kropel wskutek zderzeń konieczna jest znajomość statystyki prędkości kropel w polu turbulencji wewnątrz chmury. Pomiarów tego rodzaju statystyk nie przeprowadzono wcześniej, co więcej w światowej literaturze naukowej nie ma żadnych prac pomiarowych dokumentujących własności drobnoskalowej turbulencji w chmurach. Celem naukowym pracy było wypełnienie tej luki i uzyskanie danych pomiarowych o oddziaływaniach hydrodynamicznych i termodynamicznych w strukturze chmurowej poprzez analizę statystyczną pól prędkości kropel w laboratoryjnym modelu chmury. W ramach pracy skompletowany został układ eksperymentalny umożliwiający badania laboratoryjne procesu turbulentnego mieszania różnych mas powietrza z udziałem parujących kropelek wodnych. Głównym elementem układu była szklana komora o wymiarach 1,8m x 1m x 1m, w której zachodził badany proces mieszania obserwowany przez kamerę CCD, umieszczoną na zewnątrz komory. Zastosowanie anemometrii obrazowej (z angielskiego PIV - Particle Image Velocimetry) pozwoliło na bezinwazyjny pomiar pól prędkości na siatce o rozdzielczości poniżej skali Kołmogorowa i utworzenie bazy danych pomiarowych, która posłużyła później do statystycznej analizy i wyznaczenia między innymi takich wielkości jak funkcje struktury, korelacje, współczynnik dyssypacji lepkiej, skala Kołmogorowa. Wykonanie eksperymentów w kontrolowanych warunkach umożliwiło znalezienie wpływu początkowych parametrów termodynamicznych na wielkości charakteryzujące turbulencję. Porównanie danych doświadczalnych z analizą modelu mieszania z udziałem parujących kropelek sugeruje wpływ parowania na strukturę turbulencji wskutek zmian sił wyporu. Badania wykonane w komorze dla nieparujących kropelek z syntetycznego oleju wskazują na znaczne różnice struktury przepływu z parowaniem lub bez. Fakt ten jest dodatkowym argumentem potwierdzającym hipotezę o znaczącym wpływie parowania kropelek chmurowych na strukturę przepływu w małych skalach, istotnych dla procesów koalescencji kropel, poszerzenia ich widma i tworzenia się opadu. Również rezultaty przeprowadzonych eksperymentów numerycznych oddziaływania parujących kropelek ze strukturą wirową potwierdzają tę hipotezę. Wykonane badania w komorze chmurowej pozwoliły na stworzenie unikalnej bazy danych empirycznych do walidacji modeli numerycznych procesu oddziaływań struktur turbulentnych z zawiesiną kroplowa w obecności przemian fazowych.

Our understanding of complex hydrodynamical interactions in water droplets - air suspension is still insufficient to explain warm rain formation problem - formation of precipitation in clouds without ice crystals. It is unresolved problem of atmospheric physics and progress in this area would give great benefits for meteorology and climatology. Difficulties in theoretical modelling of such complex systems and lack of reliable experimental data causes that rough parametrization should be applied in atmospheric models. It is assumed that rain drops arise as a result of water droplets collisions. Statistical properties of turbulent motion inside a cloud are needed to resolve stochastic equations of droplets collisions what leads to their sizes evolution. Measurements of such statistics are not available, moreover there are no reports documenting measurements of small-scale turbulence in clouds. The aim of this work was to fill in the gap in experimental data by providing documentation of hydrodynamical and thermodynamic interactions in cloud suspension based on statistical analysis of droplets velocities in laboratory model of cloud. The experimental setup was constructed to investigate process of air mixing in the presence of evaporating water droplets in the laboratory. The main part of the setup was glass walled chamber 1.8m x 1 m x 1m. In this chamber the process of mixing was analysed using CCD camera and pulsed laser illumination technique. Application of Particle Image Velocimetry enabled us to measure velocity field with resolution down to Kolmogorov scale without disruption of investigated flow. Statistical analysis of collected data enabled evaluation of such characteristics of turbulence as the structure function, the turbulence dissipation rate and the Kolmogorov scale. Parameters describing conditions of each experiment were controlled what enabled to investigate influence of thermodynamic conditions on evaluated characteristics of turbulence. The experimental data and analysis of mixing model taking into account droplets evaporation indicate influence of buoyancy fluctuations on the turbulent flow properties. It is confirmed by control experiments with nonevaporative droplets.