EFFECT OF SURFACE TENSION ON SPLASHES OF A LIQUID DURING DROP FALLING ON A RIGID OBSTACLE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The impacts of water and ethyl alcohol drops on a small metal disk whose diameter (4 mm) is only slightly greater than the drop diameter (2.8 mm) are studied. The drops fell from a height of 0.10–0.65 m and reached a velocity of 1.40–3.57 m/s before impact. Using high-speed video recording, various stages of the drop collisions with the obstacle were recorded. It is found that when going over from water to ethyl alcohol under the same impact conditions, a noticeable increase in the maximum splash diameter and the time it takes to reach it is observed. Observations also show that transition from a continuous splash to a splash with fragmentation is determined exclusively by the impact Weber number, whose critical value is of the order of 100. The previously established power-law dependence of the maximum splash diameter on the impact Weber number is confirmed.

About the authors

A. V Bazilevskii

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences

Email: baz@ipmnet.ru
Moscow, Russia

A. N Rozhkov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences

Email: rozhkov@ipmnet.ru
Moscow, Russia

References

  1. Wang X., Xu B., Guo S., Zhao Y., Chen Z. Droplet impacting dynamics: Recent progress and future aspects // Adv. Colloid Interface Sci. 2023. V. 317. P. 102919.
  2. Arogeti M., Sher E., Bar-Kohany T. An experimental study of the events that follow a drop hitting a small surface // Exp. Therm. Fluid Sci. 2024. V. 150. P. 111067.
  3. Josserand C., Thoroddsen S.T. Drop Impact on a Solid Surface // Annu. Rev. Fluid Mech. 2016. V. 48. P. 365-391.
  4. Bourouiba L. Fluid Dynamics of Respiratory Infectious Diseases // Annu. Rev. Biomed. Eng. 2021. V. 23. P. 547-577.
  5. Dbouk T., Drikakis D. On respiratory droplets and face masks // Phys. Fluids. 2020. V. 32. P. 063303.
  6. Базилевский А.В., Рожков А.Н. Удар микроструи по микроволокну // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 5. С. 110–118.
  7. Lebanoff A.P., Dickerson A.K. Drop impact onto pine needle fibers with non-circular cross section // Phys. Fluids. 2020. V. 32. No. 9. P. 092113.
  8. Rozhkov A., Prunet-Foch B., Fedyushkin A., Vignes-Adler M. Fragmentation of water drops in collision with a small obstacle // Atomization and Sprays. 2023. V. 33. No. 10. P. 1–15.
  9. Базилевский А.В., Рожков А.Н. Круглые всплески вязкой жидкости // Изв. РАН.МЖГ. 2024.№ 4. С. 123–135.
  10. Abkarian M., Stone H.A. Stretching and break-up of saliva filaments during speech: A route for pathogen aerosolization and its potential mitigation // Physical Review Fluids. 2020. V. 5. P. 102301.
  11. Davis S.S. The rheological properties of saliva // Rheol. Acta. 1971. V. 10. No. 1. P. 28–35.
  12. Haward S.J., Odell J.A., Berry M., Hall T. Extensional rheology of human saliva // Rheol Acta. 2011. V. 50. P. 869–879.
  13. Рожков А.Н. Упругость и релаксационные свойства ротовой жидкости // Российский журнал биомеханики. 2021. Т. 25. № 4. С. 393–405.
  14. Корнфельд М. Упругость и прочность жидкостей. М.-Л.: Государственное издательство техникотеоретической литературы, 1951. 108 с.
  15. Базилевский А.В., Мейер Д.Д., Рожков А.Н. Динамика и разрушение импульсных микроструй полимерных жидкостей // Изв. РАН. МЖГ. 2005. № 3. С. 45–63.
  16. Rozhkov A., Prunet-Foch B., Vignes-Adler M. Star-like breakup of polymeric drops in electrical field // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2015. V. 226. P. 46–59.
  17. Руденко А.О., Рожков А.Н. Движение упругой капли через отверстие в тонкой пластине // Изв. РАН. МЖГ. 2024. № 5. С. 76–85.
  18. Руденко А.О., Рожков А.Н. Удар упругой капли по тонкому цилиндру // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2024. Т. 66. № 4. С. 236–247.
  19. Gittings S., Turnbull N., Henry B., Roberts C.J., Gershkovich P. Characterisation of human saliva as a platform for oral dissolution medium development // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2015. V. 91. P. 16–94.
  20. Джураев А.Д., Балтабаев У.А., Авхутская Г.С. Медицинская химия. Ташкент: Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан, 2018. 494 с.
  21. Rozhkov A., Prunet-Foch B., Vignes-Adler M. Dynamics of a liquid lamella resulting from the impact of a water drop on a small target // Proceedings of The Royal Society. London. Series A. 2004. V. 460. P. 2681–2704.
  22. Bazilevsky A.V., Rozhkov A.N. Impact of a small disk on a sessile water drop // Phys. Fluids. 2020. V. 32. P. 087101.
  23. Tyurenkova V.V., Smirnova M.N., Stamov L.I., Smirnov N.N. Mathematical modeling of droplet collisions in sprays under microgravity conditions // Acta Astronautica. 2024. V. 219. P. 459–466.
  24. Базилевский А.В., Рожков А.Н. Всплеск упругой жидкости – реологический тест полимерных растворов // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2018. Т. 60. № 3. С. 235–248.
  25. Rayleigh L. On the instability of jets // Proc. London Math. Soc. 1879. V. 10. P. 4–13.
  26. Vernay C., Ramos L., Ligoure C. Free radially expanding liquid sheet in air: Time-and space-resolved measurement of the thickness field // J. Fluid Mech. 2015. V. 764. P. 428–444.
  27. Rozhkov A., Prunet-Foch B., Vignes-Adler M. Impact of drops of surfactant solutions on small targets // Proc. R. Soc. A. 2010. V. 466. P. 2897–2916.
  28. Taylor G.I. The dynamics of thin sheets of fluid. II. Waves on fluid sheets // Proc. Roy. Soc. London. Series A. 1959. V. A253. No. 1274. P. 296–312.
  29. Taylor G.I. The dynamics of thin sheets of fluid. III. Disintegration of fluid sheets // Proc. Roy. Soc. London. Series A. 1959. V. A253. No. 1274. P. 313–321.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».