Dissipationseffekte im Tea Leaf Paradox

Das Tea Leaf Paradox (TLP) beschreibt unsteady Fluidbewegungen, die helfen, suspendierte Partikel im Rotationszentrum zu bewegen und abzusetzen. Verschiedene Anwendungen hängen vom TLP für die Partikeltrennung ab und erstrecken sich über Größenskalen in mehreren Größenordnungen, was es zu einem wichtigen Problem der Fluidmechanik macht. Trotz Veröffentlichungen, die das Phänomen beschreiben, bleibt die Wirksamkeit der Partikeltrennung mithilfe des TLP unklar, insbesondere hinsichtlich der relativen Bedeutung von beispielsweise Hydrostatik, Verhältnissen von Partikel- zu Flüssigkeitsdichte, Wandreibung, Aspektverhältnis des Flüssigkeitsbades und der Rotationsgeschwindigkeit. Die beteiligten Dynamiken sind bemerkenswert komplex und erfordern eine sorgfältige Abstimmung jeder Variablen. In dieser Studie haben wir die Rolle der Grenzphase der Aggregationsdynamik in rotierenden Strömungen innerhalb von 3D-gedruckten Gefäßen unterschiedlicher Größe untersucht, begleitet von der Partikelbildgebung, um die Dissipationseffekte auf die Partikelbewegungen zu analysieren. Wir haben festgestellt, dass das Aspektverhältnis des Flüssigkeitsbades die Menge an Aggregation begrenzt, die für ein Verhältnis von Partikel- zu Flüssigkeitsdichte über Eins (z.B. ρp/ρf>1), wobei ρp die Dichte des Partikels und ρf die Dichte der umgebenden Flüssigkeit ist, stattfinden kann.