Beste Form, um das Spritzen eines Tropfens zu reduzieren?

Unsere Kaffeemaschine fängt die letzten paar Tropfen auf, nachdem Ihre Tasse auf einer Form entfernt wurde, um das Spritzen der Kaffeetropfen zu reduzieren.

Diese Formen werden in das Überlaufreservoir platziert.
Die von unserer Kaffeemaschine verwendete Form ist Form Nr. 2, wobei der Tropfen auf Position 1 fällt, das funktioniert gut, aber nicht perfekt.
Welche Form wäre für diesen Zweck noch besser? Und an welcher Stelle soll der Tropfen fallen?

Ich habe einige Formen aufgenommen, die ich mir ausgedacht habe, aber ich bin offen für andere Vorschläge.

Das Bild zeigt eine 2D-Version der Formen, die ersten 2 Formen sind kegelförmig und die letzten 2 müssten an den Enden (oder Seiten) offen sein, um den Kaffee in den Überlaufbehälter freizusetzen.

4 te! wird Tröpfchen darin tragen und Tröpfchen wird in den Raum fließen!
Ich stimme für den 4
Ich schlage Wahl 3 und 4 (oder 2-2) vor. 3. (3-1) und 4. sind erstaunlich. Da die Formen fast den gleichen Weg haben wie der fallende Tropfen, wird er gleitend nach unten gezogen und somit --> leichte Landung ... Tadaaa ;-)
Bei der Frage, wie man diese Maschine neu gestaltet, muss man meiner Meinung nach berücksichtigen, dass Form 3 und 4 sich füllen und daher im Laufe der Zeit unterschiedlich spritzen. Darüber hinaus gibt es eine zusätzliche Strategie: den Spritzer fangen. Eine Fishbowl-Form würde dafür perfekt funktionieren

Antworten (2)

Die anderen Antworten mögen richtig sein, aber Behauptungen, dass die Lösung für eine echte Flüssigkeit "offensichtlich" ist, sind meiner Meinung nach fragwürdig.

Menschen haben jedoch ähnliche Probleme empirisch untersucht. Siehe zum Beispiel die Veröffentlichung von 2009 "Experimental Splash Studies of Monodisperse Sprays Impacting Variously Shaped Surfaces" von Yoon et al. (DOI: 10.1080/07373930802606188 ).

Das ist nicht nur „offensichtlich“, sondern wird dadurch untermauert, dass die kinetische Energie des Tropfens sich vollständig umwandelt, um den Tropfen beim rechtwinkligen Aufprall auseinander zu reißen. Wenn Sie nicht einverstanden sind, erheben Sie bitte Ihre Einwände. Oder hast du nur das erste Wort gelesen?
Siehe zum Beispiel "Effekt des Aufprallwinkels auf das Ergebnis des Aufpralls eines einzelnen Wassertropfens auf eine ebene Wasseroberfläche" von Okawa et al. (DOI: 10.1007/s00348-007-0406-z). Ihr Argument ist nicht ungültig, aber es ist lediglich ein Hinweis auf etwas so Komplexes wie die Spritzdynamik einer echten Flüssigkeit.
Es sind keine komplexen Berechnungen erforderlich, um zu sehen, dass, um den Tropfen intakt zu halten, zu keinem Zeitpunkt eine Kraft auf den Tropfen einwirken sollte, die seine Oberflächenspannung übersteigt.
Beide Papiere sind experimentell (keine komplexen Berechnungen).

Offensichtlich wird die höchste Anzahl von Spritzern auftreten, wenn der Aufprall im rechten Winkel erfolgt. Denn bei einem solchen Aufprall geht die gesamte kinetische Energie des Tropfens in einem Moment in die in verschiedene Richtungen gerichteten Kräfte über und reißt den Tropfen auseinander.

Umgekehrt treten die geringsten Spritzer auf, wenn der Tropfen in einem engen Winkel auftrifft. In diesem Fall gleitet der Tropfen weiter über die Oberfläche und behält seine Integrität, während kinetische Energie aufgrund von Reibung langsam in Wärme umgewandelt wird. Die Oberflächenspannung hält den Tropfen intakt, da alle Teile des Tropfens die gleiche Bewegungsrichtung beibehalten.

Daher würde ich eine Form empfehlen, die den Tropfen an der wahrscheinlichsten Aufprallstelle mit einem schlampigen Winkel trifft. Offensichtlich sollte eine solche Form nicht symmetrisch sein (weil alle geraden Funktionen eine Nullableitung bei Null haben).

Die einzige Variante von Ihnen, die eine solche Eigenschaft hat, ist die vierte. Außerdem ändert es den Geschwindigkeitsvektor des Tropfens in die richtige Richtung, so dass alle Spritzer, die auftreten können, nach rechts gehen, wo sie eine Grenze haben, die den größten Winkel des möglichen Wegs der Spritzer nach außen abdeckt als alle anderen Varianten.

Die Krümmung der Schräge sollte so sein, dass die in Wärme umgewandelte Energiemenge entlang der Tropfenbahn gleichmäßig ist und der Druck niemals die Oberflächenspannung übersteigt. Wenn also der Tropfen die höchste Geschwindigkeit hat, sollte der Winkel zwischen den auf den Tropfen wirkenden Kräften (Trägheit und Schwerkraft kombiniert) und der Oberfläche am kleinsten sein, aber solange der Tropfen langsamer wird, sollte der Winkel langsamer werden, um den Winkel zu halten die Komponente, die senkrecht zur Oberflächenkonstante steht.

Das vierte Bild erfüllt dieses Kriterium in etwa.

Also die vierte Variante am besten.

Akzeptiert, bis jemand eine bessere Form findet :D
Hallo Anixx. Was haltet ihr vom 3:1? Es ist fast das gleiche wie 4, aber etwas weniger breiter Hang. Der Weg ist immer noch mehr oder weniger derselbe. Ich denke, es könnte auch die Bedingung erfüllen. Liege ich falsch mit dem Reservoir? ;-)
@Crazy Buddy Es hat mehrere Nachteile: Die Stelle des ersten Treffers ist höher (und daher ist die Möglichkeit, dass die Spritzer vom ersten Treffer über die Grenze gehen, höher), auch die Neigung an der Stelle des ersten Treffers hat einen größeren Winkel mit Der Geschwindigkeitsvektor, so dass der Burst beim ersten Treffer größer ist, auch die Gesamtsteigung ist kürzer und steiler, sodass die Möglichkeit besteht, dass der Abfall bis zum niedrigsten Punkt, an dem der Anstellwinkel wieder abrupt ansteigt, nicht langsam genug wird, so dass die Möglichkeit besteht ein weiterer Ausbruch.
Beachten Sie auch, dass, selbst wenn der Tropfen am rechten Teil des Pfades in Abbildung 4 immer noch eine hohe Geschwindigkeit hat, also ein Ausbruch auftritt, die Spritzer praktisch keine Chance haben zu entkommen: fast alle geraden Linien, die vom Scheitelpunkt der Kurve gezogen werden an der Grenze enden. Angesichts des parabolischen Charakters der Spritzbahn ist ihre Fluchtchance sogar noch geringer.
Hm ... Das ergibt Sinn. Ich stimme definitiv zu, dass Nr. 4 effizienter ist als alle anderen. Wenn der Tropfen leicht nach innen (nahe dem Boden) fiel, kann er als effizient angesehen werden. Ist es nicht?
Beste Form, um das Spritzen eines Tropfens zu reduzieren?
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