Het legen van flessen is een fenomeen dat de meesten van ons hebben waargenomen tijdens het inschenken van een drankje. Onderzoekers van het Indian Institute of Technology Roorkee ontdekten hoe flessen sneller leeg kunnen worden gemaakt, die verstrekkende gevolgen heeft voor veel gebieden buiten de drankenindustrie.

Bubbels worden al eeuwenlang uitgebreid bestudeerd, waaronder vroege inspanningen van Leonardo da Vinci, die de beroemde sinusoïdale opkomst van bellen in een zwembad opmerkte. De groeidynamiek van bellen aan de monding van een fles hangt af van de thermofysische eigenschappen van de vloeistof, de flesgeometrie en de hellingshoek. Deze onlosmakelijk met elkaar verweven parameters hebben de dynamiek van het leegmaken van flessen tot de volgende grens gemaakt voor bellenfysici.

In deze week Fysica van vloeistoffen , Lokesh Rohilla en Arup Kumar Das onderzoeken dit fenomeen van het leeglopen van flessen vanuit het perspectief van de bubbeldynamiek op een commerciële fles met behulp van high-speed fotografie. Dankzij beeldanalyse konden ze verschillende parameters conceptualiseren, zoals vloeistoffilmdikte, bubbel aspectverhouding, stijgsnelheid en standen voor het legen van flessen.

"De dynamiek van bellen in de fles is te complex om te bestuderen, dus hebben we de groei van de bellengrens in verschillende stadia verdeeld om ze te begrijpen, ' zei Rohilla.

Het is bekend dat het legen van een fles sneller is als je de hellingshoek vergroot. Dit verhoogt de zogenaamde bubble afknijpfrequentie, en de relatieve toename hangt af van de thermofysische eigenschappen van de vloeistof.

"Onze experimenten suggereren dat er een kritische hellingshoek is, waarna een verdere verhoging van de helling van de fles niet zal leiden tot een verdere vermindering van de ledigingstijd van de fles, " zei Rohilla. "Dit komt door de verzadiging van de leegte, ruimte ingenomen door lucht in vloeibare omgeving, aan de mond van de fles met de hellingshoek."

Er werden twee verschillende manieren om flessen te legen geïdentificeerd. In één modus, de afvoersnelheid wordt verhoogd door een hoogfrequente afknijp van luchtbellen in de fles. In de andere modus, het wordt veroorzaakt door een toename van het volume van de afgeknepen bel bij een relatief lagere frequentie.

"We hebben ook een ingekapselde bel waargenomen tijdens het afvoeren van vloeistof in een verticaal omgekeerde fles, " zei Rohilla. "Ingekapselde bubbels hebben afknijpplekken buiten de flesmond, tegen de intuïtie in. De aanwezigheid van een gewelddadige ejectorstraal in niet-kleverige vloeistoffen, waarin vloeistof dun wordt door bijna geen interne wrijving, en de volledige afwezigheid ervan in viskeuze vloeistoffen regelt de periodiciteit van de bellen."

Dit werk bewijst dat flesgeometrie en thermofysische eigenschappen een rol spelen bij het verminderen van de tijd die nodig is om een ​​fles leeg te maken.

"We kunnen het flesafvoerpatroon manipuleren door de flesgeometrie te manipuleren, "zei Das. "Een intuïtief productspecifiek flesontwerp zal een betere controle over de afvoersnelheid mogelijk maken."

De drankenindustrie en chemische fabrieken behoren tot de toepassingen die zullen profiteren van dit betere begrip van de flesgeometrie.