Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 46: Poster

DY 46.63: Poster

Donnerstag, 14. März 2002, 15:30–18:00, D

Viskositätsabhängiger Tropfenabriß — •Alexander Rothert, Reinhard Richter und Ingo Rehberg — Universität Bayreuth, Physikalisches Institut, Experimentalphysik V, 95440 Bayreuth

Wir untersuchen experimentell die Tropfenablösung an einer Kapillare und legen besonderes Augenmerk auf die Viskositätsabhängigkeit dieses Vorgangs. Nach Rayleigh [1] führt eine exponentiell wachsende Störung zum Zerfall eines unendlich langen Strahls in einzelne Tropfen. Es zeigt sich, daß diese Theorie in einem gewissen Viskositätsbereich auch auf einen fallenden Tropfen weit weg vom Abrißpunkt angewandt werden kann. Nähert man sich dem Abrißpunkt, wird die Bewegung lokal unabhängig von den Anfangsbedingungen und das Tropfenprofil skaleninvariant. Die theoretische Analyse liefert ein symmetrisches Profil für Stokes–Strömung [3], wohingegen die Untersuchung von Eggers [2] auf Grundlage der Navier–Stokes–Gleichung ein asymmetrisches Tropfenprofil in einer Umgebung des minimalen Halsdurchmessers ergibt. Wächst die Reynoldszahl während des Abschnürvorganges über einen bestimmten Wert, muß es zu einem Übergang von der symmetrischen zur asymmetrischen Lösung kommen, was experimentell gezeigt werden konnte [4]. Der Übergangszeitpunkt ist für newtonsche Fluide proportional zur Viskosität und sollte für Ferrofluide magnetfeldabhängig sein.

[1] J. W. S. Rayleigh, Philos. Mag. 34, 145 (1892)

[2] J. Eggers, Phys. Rev. Lett. 71, 3458 (1993)

[3] D. T. Papageorgiou, Phys. Fluids. 7, 1529 (1995)

[4] A. Rothert, R. Richter, I. Rehberg, Phys. Rev. Lett. 87, 084501 (2001)