Schergeschwindigkeit einer Flüssigkeit in einem Behälter mit einer verschiebbaren PTFE-Deckplatte. Bewegt sich die Flüssigkeit mit der Platte?

Ich versuche herauszufinden, wie eine Flüssigkeit in einem Behälter durch das Hin- und Hergleiten einer mit Teflon beschichteten Platte wie in der Abbildung beeinflusst wird.

Ich weiß, wie man die Schergeschwindigkeit einer Flüssigkeit zwischen zwei Platten berechnet, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, wobei ich die v / h-Gleichung verwende. Dabei werden jedoch Dinge wie die Wände an meinem Behälter oder die Tatsache, dass die Platten möglicherweise sind, nicht berücksichtigt hydrophob.

Mein Ziel ist es, die Platte (die mit der Flüssigkeit in Kontakt steht) hin und her zu bewegen, ohne dass sich die Flüssigkeit bewegt. Meine Frage dreht sich also erstens darum, ob es überhaupt möglich ist, den Bildschirm hin und her zu bewegen, ohne eine bestimmte Flüssigkeit, mit der er in Kontakt steht, wesentlich zu verschieben, und zweitens, wie ich berechnen würde, inwieweit die Flüssigkeit gestört wäre.

fluid-mechanics microfluidics

— user88720
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Ihre Frage sieht dem zweiten Problem von Stokes sehr ähnlich. Kennst du dich damit aus Wenn ja, wo liegen die Unterschiede?

— Robin

Hinsichtlich der Hydrophobie: Ich bin mit diesen nicht sehr vertraut, aber meines Wissens wird dies durch die Oberflächenspannung oder genauer durch den Kontaktwinkel modelliert . Nach meinem Verständnis bleibt das Wasser auch dann auf der Platte haften (btw. Plate = screen?), Wenn diese hydrophob ist. Um eine Kraft von der Platte auf die Flüssigkeit zu übertragen, sollte die Hydrophobie der Platte keine Rolle spielen. Vielleicht irre ich mich hier.

— Robin

Der Ausdruck "ohne eine bestimmte Flüssigkeit wesentlich zu verdrängen" ist sehr subjektiv; Können Sie eine genauere Einschränkung angeben, z. B. eine Begrenzung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit an einem bestimmten Punkt im Behälter? Jede Bewegung des Siebs / der Platte führt zu einer Strömung im Behälter. Dies hängt von der Häufigkeit und Größe der Bewegung der Platte, der Viskosität der Flüssigkeit, den Abmessungen des Behälters usw. ab. Berechnen des Geschwindigkeitsprofils im Behälter für diesen Fall würde wahrscheinlich ein CFD-Paket erfordern.

— Carlton

Ja, ich habe festgestellt, dass meine Frage ziemlich subjektiv ist. Grundsätzlich bin ich jedoch zu dem Schluss gekommen, dass der Bildschirm aufgrund der von Ihnen genannten Faktoren nicht in der Lage ist, das Harz zu berühren. Zurück zum Zeichenbrett.

— User88720

Antworten:

Als Ergänzung zu @ChrisJohns Antwort:

Wenn Sie die Wirkung der Plattenschwingungen auf die Bewegung der Flüssigkeit so weit wie möglich begrenzen möchten, müssen Sie die Zeitskala für die viskose Diffusion viel größer als die der Plattenschwingungen machen.

$\omega$ $\nu$ $H$

ϵ = \frac{ν}{ω H^{2}} ≪ 1

$\epsilon=\frac{\nu}{\omega H^2}\ll1$

\frac{H^{2}}{ν}

$\frac{H^2}{\nu}$

\frac{1}{ω}

$\frac{1}{\omega}$

$\epsilon\ll1$

— nluigi
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Damit das Fluid überhaupt nicht durch die Bewegung der Platte beeinträchtigt wird, würde es entweder eine Reibungsfreiheit zwischen der Platte und der Flüssigkeit erfordern oder eine Viskosität des Fluids von Null.

Es gibt auch die Tatsache, dass die Mechanik des Bewegens der Platte unvermeidlich ein leichtes Biegen des Tanks und der Platte und eine Übertragung von Schwingungen in den Tank durch den von Ihnen verwendeten Antriebsmechanismus mit sich bringt.

Es gibt auch externe Faktoren wie Konvektion in der Flüssigkeit und Umgebungsvibrationen.

Es wird also keine Null-Störung möglich sein und Sie müssen sich entscheiden, was ein akzeptables Niveau wäre. Neben den Reibungseigenschaften der Oberfläche und des betreffenden Fluids sind die Bewegungsgeschwindigkeit der Platte und ihr Maßstab entscheidende Faktoren.

— Chris Johns
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