2023-08-22 プリンストン大学
◆彼らは、多数の平行な繊維上の水滴が風にさらされると、不思議なほど整列することを発見しました。これに興味を持ち、この整列の原因として風による空気力を調査しました。水滴の後方には、空気中の船が水をかき分けるような後方の流れがあるため、これが水滴の動きや相互作用、整列の原因であることがわかりました。そして、近くの繊維上の水滴と結合し、結合した水滴は非常に重くなり、繊維から落ちるため、霧収穫などのアプリケーションに適しています。
◆重い結合した水滴が落ちた後、新しい水滴が入ってきて上の繊維の水滴と整列し、液体をネットから速やかに排出する過程が始まります。これにより、整列が結合を可能にし、ネットからの液体の排出を速めている可能性が示唆されました。
＜関連情報＞
- https://engineering.princeton.edu/news/2023/08/22/harvesting-water-fog-drop-drop
- https://www.nature.com/articles/s41567-023-02159-4
平行繊維上の液滴の空気力学的相互作用 Aerodynamic interactions of drops on parallel fibres
Jessica L. Wilson,Amir A. Pahlavan,Martin A. Erinin,Camille Duprat,Luc Deike & Howard A. Stone
Nature Physics Published:10 August 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-023-02159-4
Abstract
The wetting behaviour of drops on rigid and elastic fibres is important in many applications including textiles, fog collection, systems with absorbent fibres, and in natural settings such as spiderwebs. Yet, little is known about the behaviour of fibre-attached drops when exposed to a background air flow. Additionally, control of drop motion and coalescence with neighbouring drops remains a challenge. Here we show that in the presence of a uniform air flow, drops wetting parallel fibres can interact aerodynamically, both with their downstream and upstream neighbours. These interactions can lead to a variety of behaviours, including alignment, repulsion and coalescence. Using particle-image velocimetry, we visualize the wake patterns and explain the alignment and coalescence behaviours based on the interactions between the wakes and drops. We obtain a diagram of the different interaction regimes, depending on the distance between the fibres. Finally, we apply this knowledge to realize controlled drop coalescence.
