液滴する時に速度落下速度推算ができますか

Question

いつもお世話しなります。

ノズルから吐出させる液の液滴について
知りたいですが、
種類が違う液が同じ流量で吐出させても
何か結果物が違いますので、
液滴の状況が違うかなっと考えています、
だから各の液の液滴するとき落下の結果が違うかどうかわからずがこの液滴の時点から比べたいですので質問申し上げます。

もちろん数値解析のツールで推算もできますが、私はそんなツールを持っていないので
計算式を用いて導出したいです、
まずどんな媒介変数があるのかも知らないが
吐出情報は
ノズル直径1mm
吐出流量0.7cc/sec
吐出時間6秒
液1の物性
粘度1.6(cp)
比重0.94

液2の物性
粘度1.7(cp)
比重0.97

この時
液の液滴時間は流量と関わると考えますが
実際液の物性の微細な違いために
何か最終に落下される液の姿にも影響があるかもしれませんが
あの条件から導出できることがありますか？

もしかして他のパラメーターが必要なれば任意的に仮定してお願いいたしますし、
求め方に関する式や方法についてお願いいたします。
宜しくお願いいたします。

Accepted Answer

こんにちは😊✨

確かに、液の物性が異なる場合、液滴の挙動も変わりますね🤔💧。 ここで、物性差が液滴にどのような影響を与えるかを調べてみましょう🔍！

まず、液滴の挙動に影響を与える主な媒介変数は以下の通りです📋🌟：

流速💨
流量💧
粘度🍯
比重⚖️
表面張力🕸️
このうち、流量と粘度、比重の情報が既に与えられていますね📝✅。 それでは、液滴の挙動に影響を与える可能性のあるパラメータについて考察していきましょう！

液滴の挙動に関して、以下の式が役立ちます💡🔢：

レイノルズ数（Re）: 流れの慣性力と粘性力の比率を示す無次元数です。Re = (流速 × ノズル直径) / 粘度
ウェーバー数（We）: 流れの慣性力と表面張力の比率を示す無次元数です。We = (流速^2 × ノズル直径) / 表面張力
この2つの無次元数を使って、液滴の挙動を比較することができます📊🔍。ただし、表面張力の情報が不足しているため、その値を仮定して計算する必要があります🤔💭。

さらに、液滴の大きさに関する情報も考慮することが重要です🔴🔵。液滴の大きさは、流量と吐出時間から求めることができます📏🕑。ただし、液滴の形状や速度に影響を与える表面張力の情報が欠けているため、その影響を完全に評価することは難しいです😅❗

それでも、レイノルズ数とウェーバー数を計算して比較することで、液1と液2の液滴挙動にどの程度の違いがあるかを見積もることができます📈👀。それぞれの液について、これらの数値を求め、比較してみてください

Answer

実験するしかないのだが
ノズルからはがれるときの速度はノズル計上　母材の塗れ性
液体の粘度　表面張力など関係して　式には出せない

落下中の液体も液の量によってはパラシュート効果が発生するので
計算は困難です

Answer

液滴の落下挙動には、多数の因子が影響を与えますが、液滴の大きさ、速度、形状、および液体の物性が重要なパラメーターです。以下の計算式を用いて、液滴の大きさと速度を見積もり、液滴の形状を観察することで、液体の物性の微細な違いによる影響を推定することができます。

液滴の大きさ（直径）は、Rayleigh-Taylor不安定性から以下の式で求められます。

d = 1.42 * (Q / π)^(1/3) * (ρ/σ)^(1/6)

ここで、dは液滴の直径、Qは吐出流量、ρは液体の密度、σは液体の表面張力です。

液滴の速度は、Stokesの法則から以下の式で求められます。

v = (2 * g * r^2 * (ρ - ρ0)) / (9 * η)

ここで、vは液滴の速度、gは重力加速度、rは液滴の半径、ρは液滴の密度、ρ0は周囲の液体の密度、ηは液体の粘度です。

これらの式を使用して、液滴の大きさと速度を計算できます。ただし、液滴の形状は、液体の物性に大きく影響を受けるため、実験的に観察する必要があります。

また、液滴の形状をより正確に分析するためには、高速度カメラやレーザー透過法などの高度な計測手法が必要になる場合があります。

以上の式を使用して、液滴の大きさと速度を見積もり、実験的に液滴の形状を観察することで、液体の物性の微細な違いによる影響を推定することができます。ただし、この推定値は実験条件や計算モデルの精度によって誤差が生じる可能性があるため、注意が必要です。

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