Det almindelige fænomen af væskefald, der falder fra en overflade, er – måske overraskende – ikke endnu fuldt ud forstået af forskere. At forstå de komplekse interaktioner mellem de involverede kræfter her ville være nyttige i industrien, hvor strukturerede pakninger i køletårne skal være designet til at tilskynde til dannelse af dråbe i væskestrøm, men belægninger blandet for at opretholde en uberørt, glat overflade.
Desuden er designet af masker, der bruges til at høste rent vand fra tåge eller dug, hvor dette er begrænset, er afhængig af en forståelse af, hvordan vandet kondenseres på fibrene og falder i opsamlingstanke.
Ateefeh Pour Karimi, en ph.d. Studerende ved Institute of Heat and Mass Transfer, Aachen University, Tyskland og hendes vejledere og samarbejdspartnere har analyseret dynamikken i denne type flow i detaljer og offentliggjort deres fund i European Physical Journal Special Emner.
“Dråberdannelse i en flydende film styres af et samspil af tyngdekraft, overfladespænding, inerti og viskøse kræfter,” forklarer Pour Karimi. “Matematisk kan denne opførsel beskrives som kaotisk, med små variationer i parametre, der fører til uforudsigelig opførsel.” Hun og hendes medarbejdere studerede processen ved hjælp af olie, der flyder ned skråt fibre under påvirkning af tyngdekraften og varierede filmtykkelsen og hældningsvinklen.
Olien flyder ned ad fibrene som en flad film, før de samles i perler eller dråber. Disse forbliver enten stabile på fibrene, kolliderer og samles eller vokser simpelthen, indtil de er store nok til at løsrive sig og slippe af.
Hæld Karimi og hendes kolleger definerede et nyt vinkelforhold, φ, for at karakterisere dråbeformen og brugte dette til at forudsige nøjagtigt, hvordan hver enkelt ville opføre sig.
“Vi foreslår, at værdien af φ og derfor opførelsen af hver dråbe bestemmes af den dominerende kraft, der påvirker dens dannelse,” tilføjer hun. “Vi håber nu at bekræfte denne spekulation ved at bruge matematiske modeller, der stammer fra teori.”