Problem No. 5 Leidenfrost Stars 莱氏星星
课题简介
In the Leidenfrost effect, a water drop placed on a hot surface can survive for minutes. Under certain circumstances, such a drop develops oscillating star shapes. Induce different oscillatory modes and investigate them.
在莱氏效应中，置于热表面的水滴可存在几分钟。在某些情况下，水滴会发展为振荡的星形状态。引入不同的振荡模式并探讨它们。
项目成员
学生
学生（后半学期）
指导老师
第一阶段小结
第二阶段小结
实验记录
第二部分实验结论汇总
- 铝合金曲面
实验方法：
将铝合金板放在电热板上加热，等到电热板自动断电时，测量金属表面的温度。用注射器将液滴滴上表面，并且记录液滴到蒸发完成为止的全过程。
说明：由于实验的可重复性较差，之后只记录振动出现时的过程，并且记录相应的温度。
观察结果：n=2,3,4,5,6,8(与2同时出现)
- 铜合金曲面
- 钢勺实验
- 下一步计划
0413
热电偶组装完毕（谢谢学姐!!），用数据采集卡+LabVIEW采集温度。
测量了底面温度，最高只能加热到270℃左右，能进行实验的温度范围很有限。加热板为300℃时底面实际温度约200℃，仅略高于莱顿弗罗斯特点，所以之前的实验没有明显现象。
测量了液滴内部温度，为85-90℃，几乎不受底面温度影响，可忽略水滴粘度系数的变化。
测量了液滴完全蒸发时间，基本符合文献结论。
液体滴加初速及施加的其他干扰对振动模式的整体阶段性影响不大。
0410
300℃只观察到n=1,2；350℃及400℃观察到n=1,2,3,4,8。
大部分时间都是圆形或椭圆形，不同振动模式的出现似乎与初速度有很大关系。实验可重复性极低。
0406
出现了五角星！流下了感动的泪水…
这次使用了铝合金曲面，能较好的控制液滴的运动范围。用手机打光解决了频闪问题。
之前的密集小气泡变成了持续出现的一个中央大气泡，破坏液滴形状，形成的振动不稳定。可能是曲面不光滑或水中杂质导致。下次尝试打磨及去离子水。
大气泡是液滴半径太大造成的，应该控制下体积就能解决。 — 任宁 2017/04/08 16:48
0330
将平面加热到200℃以上即出现明显的莱式效应，但没有观察到星形。原因是蒸汽层的存在使得液滴与底面几乎无摩擦，没有合适的平面固定液滴：平底锅中间略凸，液滴向外围运动时与壁相撞，无法形成稳定的形状；铝箔做成的曲面质量较小易晃动，且与加热板接触面积太小，达不到所需温度；针无法固定于底面。还是得定做铝合金曲面……
另外今天在做液氮比汽化热实验时用液氮试了一下，观察到明显的椭圆形振动和三角形振动，但同样因为运动速度太快无法定量分析。
液滴蒸发时间长达数百秒，摄像时蒸汽冷凝的影响可忽略不计。
讨论区
这个现象与课题13:玻璃杯振动有些类似。同样按波节分类振动频率模式。可以在我课题页面讨论 — 刘晋榕 2017/03/15 19:35
高温下，液体挥发很快，热的蒸汽遇到室温下的镜头，很快会凝结为水珠，会很快导致视频质量下降，也会影响镜头性能。请注意做好相应的设计和防护！ — 乐永康 2017/03/22 22:07考虑过这个问题，我们打算用平面镜反射的方法进行摄像。 — 任宁 2017/03/23 10:17
不妨用装水的小气球模拟一下，把气球从不太高处自由释放？原理似乎差不太多，兴许会有类似的效应呢！ — 朱冰冰 2017/04/03 12:57观察下落液滴的话直径在毫米数量级才会有比较明显的星形出现，此时气球的影响太大了；而且这种情况下的振动模式和底部气流速度有关，无法控制变量。 — 任宁 2017/04/04 21:58我的意思是，把装水气球整体当成大水滴，可以简单模拟表面张力与重力的效应（注意相对大小），但确实无法模拟气流等。 — 朱冰 2017/04/05 17:34
你们考虑过用液氮做实验吗？ — 乐永康 2017/04/03 22:18同意乐老师的观点，液氮更安全而且效果应该更明显（温差大），还不会有水汽凝结在镜头上。 — 杨宸 2017/04/04 18:14用液氮在平面上做过，但是很难聚集成大体积液滴，能观察到的振动模式很少。接下去会在曲面上试一下。 — 任宁 2017/04/04 21:58
拍摄的时候手机因为高温报警了…我也要报警了……!! — 任宁 2017/04/10 22:10
用平面放大镜进行了拍摄，但清晰度还不如放高处直接拍（肉眼看镜子很清楚!）。求解……不然要放弃拍视频定量分析了_(:3」∠)_ — 任宁 2017/04/14 00:28