Вопрос по гидравлике

[Misc.]

Вопрос по гидравлике

Народ, помогите! Мозг расплавил

Есть капилляр, на вход капнули воду. Она под действием капиллярных сил побежала. Вопрос: как рассчитать скорость движения мениска?
Тянут капиллярные силы, тормозит сила трения.
Чем больше капилляр тем меньше капиллярная сила и тем меньше трение. Чем меньше капилляр тем все больше. Золотая середина - где?
Сила трения должна зависть от вязкостости, но вязкость, собака серая, должна зависеть от скорости. То есть надо померять скорость исходя из скорости. АААА!!! КАК??

 

[Shtraus]

Может, два дифура составить ? Не ?

 

[Misc.]

А почему два? ***кость-то одна? Впрочем меня и на одно не хватит

 

[Алексич]

Чем больше капилляр тем меньше капиллярная сила и тем меньше трение. Чем меньше капилляр тем все больше. Золотая середина - где?

При увеличении диаметра меняется соотношение поверхность трубки/объем ***кости. Т.к. сила смачивания работает на границе раздела, то её доля уменьшается в сравнении с другими силами, например силой тяжести, действующей на столбик ***кость.

Сила трения должна зависть от вязкостости, но вязкость, собака серая, должна зависеть от скорости. То есть надо померять скорость исходя из скорости. АААА!!! КАК??

Вязкость в реальных ***костях — более сложное явление, чем простые модели описывают:

https://ru.wikipedia.org/?oldid=37325571

https://ru.wikipedia.org/?oldid=34463149

 

[Misc.]

При увеличении диаметра меняется соотношение поверхность трубки/объем ***кости. Т.к. сила смачивания работает на границе раздела, то её доля уменьшается в сравнении с другими силами, например силой тяжести, действующей на столбик ***кость.

С капиллярной силой все понятно, не понятно с тормозящей - трением.

Вязкость в реальных ***костях — более сложное явление, чем простые модели описывают:

Увы, но ведь можно же как-то прикинуть? Есть много статей по симуляции, но все используют какие-то свои коэффициенты, не очевидные уравнения, мало того, получают еще и данные в разные стороны отличающиеся от Moody's charts.

 

[Алексич]

На «прикинуть» есть два пути:
— найти в спец. литературе сведения по вязкости интересующей ***кости;
— самостоятельно изучить экспериментальным путем вязкостные свойства данной ***кости.

Коэффициенты — это типично, когда пытаются некую умозрительную модель натянуть на сложную систему/процесс. Шаг в сторону и модель не работает.
Иногда доходит вообще до абсурда. Чтобы найти коэффициенты, без которых описание системы не работает, выполняют доскональное экспериментальное изучение, которое дает ответы на все поставленные вопросы и теоретическая модель становится ненужной, т.к. применима только для уже изученной системы, а для другой - необходимо опять искать опытным путем коэффициенты.

 

[Burnash]

Проще всего провести эксперимент. Потому что с матмоделью в этом случае заипешься.

 

[Misc.]

— самостоятельно изучить экспериментальным путем вязкостные свойства данной ***кости.

Проще всего провести эксперимент. Потому что с матмоделью в этом случае заипешься.

Спасибо, мужики. Попробую. Хотелось теоретического обоснования.

 

[StasShev87]

Вам чтото практическое посчитать нужно или чисто теоретическое?
Посмотрите

⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.

Имхо не достаточно вводных данных: положение капилляра (сила тяжести играет важную роль), какой порядок диаметров капилляров (модели течения разные), какая ***кость, какой материал капилляров.
ПыСы: у вас нанотехнологии или текстильная промышленность?

Кстати, насчет трения в капиллярах. Есть так называемый коэффициент динамической вязкости. С его помощью работает простая формула Пуазейля

 

[Misc.]

Вам чтото практическое посчитать нужно или чисто теоретическое?
Посмотрите

⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.

Имхо не достаточно вводных данных: положение капилляра (сила тяжести играет важную роль), какой порядок диаметров капилляров (модели течения разные), какая ***кость, какой материал капилляров.
ПыСы: у вас нанотехнологии или текстильная промышленность?

Кстати, насчет трения в капиллярах. Есть так называемый коэффициент динамической вязкости. С его помощью работает простая формула Пуазейля

Практическое применение...
Капилляр горизонтальный, на вход порядка 50 мкл плазмы крови. Капилляры - плексиглас или поликарбонат, модифицированные оксидом титана для гидрофильности - от 3 до 70 мкм высотой и 1-2 мм шириной, длина ~5см.

Коэффициенты Бачинского - я в литературе так и не нашел к сожалению

ПС: Нано... Сейчас скорее микро

 

[Алексич]

Практическое применение...
Капилляр горизонтальный, на вход порядка 50 мкл плазмы крови. Капилляры - плексиглас или поликарбонат, модифицированные оксидом титана для гидрофильности - от 3 до 70 мкм высотой и 1-2 мм шириной, длина ~5см.

Горизонтальный — стало быть, сила тяжести значение не имеет.
Плазма крови — капец-система . С точки зрения химии — раствор высокомолекулярных веществ, то бишь белков, с примесью низкомолекулярных соединений.
Растворы синтетических полимеров весьма строптивы по свойствам вязкости, а тут естественный продукт, не имеющий строгого постоянства состава и соответственно устойчивой реологии.

 

[Misc.]

Алексич
Все еще хуже - в плазме 10-15% гематокрита, я поэтому не могу в супер-дебри неньютоновские лезть, мне хотя бы сферического коня в вакууме.

 

[Burnash]

Только эксперимент.

 

[Shtraus]

Эмпирически снять зависимость.
Будет первое приближение.

"И опыт - сын ошибок трудных ..."

---

Но, видимо скорость от чего-то в составе зависит и Вы скоростью оное хотите определить.
Правильно ?

Поставьте несколько световых (инфракрасных) пар по ходу капилляра и снимайте характеристику по нескольким точкам.

Можно от сканера (для начального эксперимента - любого сломанного) линейку КМОС/ПЗС и от него же подсветку поставить (или линейку светодиодов) - можно довольно много точек получить.
Еще и в цвете.
Будет второе приближение.

Ну, и "тиньку" или "пичОк" (sic!) для управления
Куда же без них в этом разделе

Если АРМ, то и на цветной ЖК картинку можно вывести.

 

[Misc.]

Но, видимо скорость от чего-то в составе зависит и Вы скоростью оное хотите определить.
Правильно ?

Мне наоборот, нужно регулировать скорость - так, чтобы в определенное время мениск занимал определенную позицию. Для этого можно играть с гидрофобностью, или с Касси-Вензелем, или с высотой канала - вот я и пытаюсь понять что больше и как влияет на скорость.

Только эксперимент.

С опытами - затык, слишком, слишком много нестабильных параметров: сделали канал - погрешность в 5-10 мкм, наносить оксид титана - хрен знает что это за бочка, УФ на оксид - зависит от влажности помещения; дальше - кровь - использую свою и сотрудников - разные, хранится в холодильнике - хрен знает что с ней там происходит, догрелось до комнатной - тоже непонятно как вязкость изменится, фильтрую - опять же постоянно разный гематокрит.

Поставьте несколько световых (инфракрасных) пар по ходу капилляра и снимайте характеристику по нескольким точкам.

Можно от сканера (для начального эксперимента - любого сломанного) линейку КМОС/ПЗС и от него же подсветку поставить (или линейку светодиодов) - можно довольно много точек получить.
Еще и в цвете.
Будет второе приближение.

А зачем это? Я камеру поставил и деления вдоль канала. Камера есть - повторимости нет.
Даже со спиртом или водичкой немного отличаются от опыта к опыту скорости.

Ну, и "тиньку" или "пичОк" (sic!) для управления
Куда же без них в этом разделе

Если АРМ, то и на цветной ЖК картинку можно вывести.

Эээ... Это что за слова такие? Я только ЖК понял

 

[Shtraus]

Народ, помогите! Мозг расплавил

Есть капилляр, на вход капнули воду. Она под действием капиллярных сил побежала. Вопрос: как рассчитать скорость движения мениска?
Тянут капиллярные силы, тормозит сила трения.
Чем больше капилляр тем меньше капиллярная сила и тем меньше трение. Чем меньше капилляр тем все больше. Золотая середина - где?
Сила трения должна зависть от вязкостости, но вязкость, собака серая, должна зависеть от скорости. То есть надо померять скорость исходя из скорости. АААА!!! КАК??

Мне наоборот, нужно регулировать скорость - так, чтобы в определенное время мениск занимал определенную позицию. Для этого можно играть с гидрофобностью, или с Касси-Вензелем, или с высотой канала - вот я и пытаюсь понять что больше и как влияет на скорость.

С опытами - затык, слишком, слишком много нестабильных параметров: сделали канал - погрешность в 5-10 мкм, наносить оксид титана - хрен знает что это за бочка, УФ на оксид - зависит от влажности помещения; дальше - кровь - использую свою и сотрудников - разные, хранится в холодильнике - хрен знает что с ней там происходит, догрелось до комнатной - тоже непонятно как вязкость изменится, фильтрую - опять же постоянно разный гематокрит.

Если бы в первом посте было по-человечески расписано что есть и что нужно, другие бы может меньше напрягались

И скорость как бы не понятно при чем.

Данные ТЗ - неполные.
Все-таки что есть и что конкретно нужно ?
Проблему очень четко опиши.

Мне ... нужно ... чтобы в определенное время мениск занимал определенную позицию.

Я бы пошел другим путем - создавая регулируемый "микровакуум" с обратной связью, "засасывал" в капилляр с датчиками ОС жижу по нужному "пространство-временному закону" независимо от вязкости, свертываемости, химсостава, допусков на геометрию капилляра и поверхности его покрытия...

Эээ... Это что за слова такие? Я только ЖК понял

Те, кто в разделе, - знают
Захотят - расскажут.

кровь - использую свою и сотрудников

Вампирим ? Ну-ну

 

[Гість 3253]

С капиллярной силой все понятно, не понятно с тормозящей - трением.

А чё там непонятного? От скорости коэффициент трения не зависит. Да, не забудь ещё добавить трение воздуха, вытесняемого столбом ***кости - эта сила тож влиять будет.

такшо там не 2 диффура - вмешается момент иннерции воздушного столба, который сам по себе будет уменьшаться при уменьшении объема воздуха в трубке

М
Даже со спиртом или водичкой немного отличаются от опыта к опыту скорости.

Вероятно разница в промывке капилляра. Повторяемость будет только если исследовать один конкретный капилляр, промежуточно промывая его одним и тем же раствором (чтобы оставшиеся после испарения соли были в одинаковом количестве), или бидистиллятом, притом сушка желательно сжатым воздухом одинаковое время под одинаковым давлением. Да, время от сушки до начала эксперимента - тож желательно одинаковое, так как сразу после сушки стекло холодное и там начинается естественный процесс конденсации, такшо изначально оно по умолчанию немного влажное. Ну или ровнять как-то температуру с температурой среды.

А с разными капиллярами данные и будут разные.. Вам такой предмет как "метрология" не преподавали? А жаль... Вам на каждый чих надо по 100 (минимум) измерений проводить и затем их обрабатывать как положено - строить распределение Гаусса, выкидывать отбившиеся от рук измерения и т.д. (потом перестраивать гаусса ).
Удачи

P.S. И снимите характеристику для однородного состава (который применяете в эксперименте) от влажности воздуха. Но там тоже придётся неслабо попотеть - реально материала на дисер хватит, если припрячь студентов, которые от нехрен делать будут решать Вам матобоснование.

 

[Burnash]

С опытами - затык, слишком, слишком много нестабильных параметров: сделали канал - погрешность в 5-10 мкм, наносить оксид титана - хрен знает что это за бочка, УФ на оксид - зависит от влажности помещения; дальше - кровь - использую свою и сотрудников - разные, хранится в холодильнике - хрен знает что с ней там происходит, догрелось до комнатной - тоже непонятно как вязкость изменится, фильтрую - опять же постоянно разный гематокрит.

C матмоделью при таких условиях будет еще больший затык.

От скорости коэффициент трения не зависит.

Это ж ***костное (вязкое) трение, так что как раз зависит. И если мы учитываем такие вещи, как:

трение воздуха, вытесняемого столбом ***кости

- то и его тоже должны учитывать.

Так что

там не 2 диффура

а больше. Целая система.

 

[Алексич]

На такую систему влияет даже состав воздуха, его газы растворяются в ***кости (особенно когда тонкий слой размазан по поверхности) и меняют свойства. А состав воздуха переменчив. Кто-то дыхнул перегаром, пукнул рядом….

Мне наоборот, нужно регулировать скорость - так, чтобы в определенное время мениск занимал определенную позицию. Для этого можно играть с гидрофобностью, или с Касси-Вензелем, или с высотой канала - вот я и пытаюсь понять что больше и как влияет на скорость.

А заткнуть капилляр с другой стороны и регулировать зазор/отверстие?
Раз с одной стороны входит ***кость, значит с другой выходит воздух. Регулируя скорость его выпуска, можно управлять скоростью ***кости в капилляре.

кровь - использую свою и сотрудников - разные, хранится в холодильнике - хрен знает что с ней там происходит, догрелось до комнатной - тоже непонятно как вязкость изменится, фильтрую - опять же постоянно разный гематокрит.

Сделай приблизительную имитацию плазмы крови из синтетических компонентов. Будет тебе более-менее постоянный состав и лучшая сохранность. На ней отработай методику, т.к. легче добиться воспроизводимости результатов.

 

[Misc.]

Если бы в первом посте было по-человечески расписано что есть и что нужно, другие бы может меньше напрягались

И скорость как бы не понятно при чем.

Данные ТЗ - неполные.
Все-таки что есть и что конкретно нужно ?
Проблему очень четко опиши.

В первом посте как раз концентрированное что нужно из всего остального. Поскольку параметров слишком много, то ничего не остается как прикинуть просто идеальный случай - проблема в том, что мозга не хватает даже на идеальный.

Я бы пошел другим путем - создавая регулируемый "микровакуум" с обратной связью, "засасывал" в капилляр с датчиками ОС жижу по нужному "пространство-временному закону" независимо от вязкости, свертываемости, химсостава, допусков на геометрию капилляра и поверхности его покрытия...

Я тоже бы так сделал, или поставил бы простейший шприцевой насос, но, к сожалению, у меня есть ТЗ, где сказано - только капиллярные силы. Причем, как бы не по-*****ьному это звучало, такая цель стоит из-за проблем с последующей сертификацией - есть какие-то нюансы в сертификации устройств, в подробности не вникал.

А чё там непонятного? От скорости коэффициент трения не зависит. Да, не забудь ещё добавить трение воздуха, вытесняемого столбом ***кости - эта сила тож влиять будет.

такшо там не 2 диффура - вмешается момент иннерции воздушного столба, который сам по себе будет уменьшаться при уменьшении объема воздуха в трубке

Зависит коэффициент... А вот воздушный столб в данном случае можно не учитывать - работаю с открытым каналом, без стенок, то есть давление повсюду атмосферное. Это опять же могло бы являться дополнением к стартпосту - но кажется все эти детали не помогут.

Вероятно разница в промывке капилляра. Повторяемость будет только если исследовать один конкретный капилляр, промежуточно промывая его одним и тем же раствором (чтобы оставшиеся после испарения соли были в одинаковом количестве), или бидистиллятом, притом сушка желательно сжатым воздухом одинаковое время под одинаковым давлением. Да, время от сушки до начала эксперимента - тож желательно одинаковое, так как сразу после сушки стекло холодное и там начинается естественный процесс конденсации, такшо изначально оно по умолчанию немного влажное. Ну или ровнять как-то температуру с температурой среды.

А с разными капиллярами данные и будут разные.. Вам такой предмет как "метрология" не преподавали? А жаль... Вам на каждый чих надо по 100 (минимум) измерений проводить и затем их обрабатывать как положено - строить распределение Гаусса, выкидывать отбившиеся от рук измерения и т.д. (потом перестраивать гаусса ).
Удачи

К сожалению, у меня был только один курс ПТЭ, с преподом, от которого знаний перенять не удалось. То есть понятно, что для повторимости нужно идеализировать все условия, сделать много однотипный экспериментов. Именно поэтому я хотел сперва попробовать рассчитать теоретически.

P.S. И снимите характеристику для однородного состава (который применяете в эксперименте) от влажности воздуха. Но там тоже придётся неслабо попотеть - реально материала на дисер хватит, если припрячь студентов, которые от нехрен делать будут решать Вам матобоснование.

Дисер у меня один уже есть, а вот студенты...

Вампирим ? Ну-ну

были-были, да вышли все

C матмоделью при таких условиях будет еще больший затык.
Так чтоа больше. Целая система.

К сожалению...

В общем, вижу что я запутал всех

Попробую переформулировать пост:

Дано: гидрофильный микроканал (контактный угол с плазмой 20 град), плазма крови.
Задача: определить высоту канала, больше которой доминируют капиллярные силы, меньше которой доминируют силы трения.
Определения слова "доминируют": Когда плазма попадает на вход канала, она течет под действием капиллярных сил и сил трения. В случае когда "доминируют" силы трения, поскольку сила трения зависит от площади, в какой-то момент капиллярных сил становится недостаточно, чтобы протягивать плазму через узкий канал, и она останавливается. В случае, когда "доминируют" капиллярные силы, вся плазма уйдет в канал. Капиллярные силы с увеличением высоты уменьшаются, как уменьшается и сила трения. Капиллярные силы считаем давлением Лапласа, связь с высотой канала - (1/w+1/h) (w-ширина канала, h-высота). Как считать силу трения я не знаю.