Skip to main content

2011 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Bending and Buckling Instabilities of Free Liquid Jets: Experiments and General Quasi-One-Dimensional Model

verfasst von : A. L. Yarin

Erschienen in: Handbook of Atomization and Sprays

Verlag: Springer US

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This chapter deals with liquid jets bending due to the aerodynamic interaction with surrounding air or buckling due to the impingement on a solid wall. The experimental evidence is considered and linear and nonlinear theories describing perturbation growth developed in the framework of the quasi-one-dimensional equations of the dynamics of liquid jets moving in air are discussed. Jets of viscous Newtonian or rheologically complex liquids (in particular, viscoelastic polymeric liquids) are considered. In addition, bending instability of the electrified liquid jets (in particular, polymeric liquid jets in electrospinning) is considered. In the latter case, both the experimental and theoretical aspects are tackled.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Yarin, A. L. Free Liquid Jets and Films: Hydrodynamics and Rheology. Longman, Wiley & Sons; Harlow/New York: Longman/Wiley (1993).MATH Yarin, A. L. Free Liquid Jets and Films: Hydrodynamics and Rheology. Longman, Wiley & Sons; Harlow/New York: Longman/Wiley (1993).MATH
2.
Zurück zum Zitat Weber, C. On the breakdown of a fluid jet, Zum Zerfall eines Flussigkeitsstrahles,Z. Angrew. Math und Mech., 11, 136–154 (1931).MATHCrossRef Weber, C. On the breakdown of a fluid jet, Zum Zerfall eines Flussigkeitsstrahles,Z. Angrew. Math und Mech., 11, 136–154 (1931).MATHCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Debye, P. & Daen, J. Stability considerations of nonviscous jets exhibiting surface or body tension. Phys. Fluids 2, 416–421 (1959).MATHCrossRefMathSciNet Debye, P. & Daen, J. Stability considerations of nonviscous jets exhibiting surface or body tension. Phys. Fluids 2, 416–421 (1959).MATHCrossRefMathSciNet
4.
Zurück zum Zitat Grant, E. M. & Middleman, S. Newtonian jet stability. AIChE J. 12, 669–678 (1966).CrossRef Grant, E. M. & Middleman, S. Newtonian jet stability. AIChE J. 12, 669–678 (1966).CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Entov, V. M. & Yarin, A. L.: Dynamical equations for a liquid jet. Fluid Dyn. 15, 644–649 (1980).MATHCrossRef Entov, V. M. & Yarin, A. L.: Dynamical equations for a liquid jet. Fluid Dyn. 15, 644–649 (1980).MATHCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Entov, V. M. & Yarin, A. L. The dynamics of thin liquid jets in air. J. Fluid Mech. 140, 91–111 (1984).MATHCrossRef Entov, V. M. & Yarin, A. L. The dynamics of thin liquid jets in air. J. Fluid Mech. 140, 91–111 (1984).MATHCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Yarin, A. L. On the dynamical equations for liquid jets. Fluid Dyn. 18, 134–136 (1983).MATHCrossRef Yarin, A. L. On the dynamical equations for liquid jets. Fluid Dyn. 18, 134–136 (1983).MATHCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Landau, L. D. & Lifshitz, E. M. Theory of Elasticity Pergamon, New York (1975). Landau, L. D. & Lifshitz, E. M. Theory of Elasticity Pergamon, New York (1975).
9.
Zurück zum Zitat Reneker, D. H. Yarin, A. L. Fong, H. & Koombhongse, S. Bending instability of electrically charged liquid jets of polymer solutions in electospinning. J. Appl. Phys. 87, 4531–4547 (2000).CrossRef Reneker, D. H. Yarin, A. L. Fong, H. & Koombhongse, S. Bending instability of electrically charged liquid jets of polymer solutions in electospinning. J. Appl. Phys. 87, 4531–4547 (2000).CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Yarin, A. L. Koombhongse, S. & Reneker, D. H. Bending instability in electrospinning of nanofibers. J. Appl. Phys. 89, 3018–3026 (2001).CrossRef Yarin, A. L. Koombhongse, S. & Reneker, D. H. Bending instability in electrospinning of nanofibers. J. Appl. Phys. 89, 3018–3026 (2001).CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Reneker, D. H. Yarin, A. L. Zussman, E. & Xu, H. Electrospinning of nanofibers from polymer solutions and melts. Adv. Appl. Mech. 41, 43–195 (2007).CrossRef Reneker, D. H. Yarin, A. L. Zussman, E. & Xu, H. Electrospinning of nanofibers from polymer solutions and melts. Adv. Appl. Mech. 41, 43–195 (2007).CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Bresee R. R. & Ko, W. C. Fiber formation during melt blowing. Int. Nonwovens J., 21–28, Summer (2003). Bresee R. R. & Ko, W. C. Fiber formation during melt blowing. Int. Nonwovens J., 21–28, Summer (2003).
13.
Zurück zum Zitat Taylor, G. I. Instability of jets, threads and sheets of viscous fluid. In: Proceedings of the 12th International Congress Appl. Mech., Stanford, 1968. Stanford, pp. 382–388 (1969). Taylor, G. I. Instability of jets, threads and sheets of viscous fluid. In: Proceedings of the 12th International Congress Appl. Mech., Stanford, 1968. Stanford, pp. 382–388 (1969).
14.
Zurück zum Zitat Taylor, G. I. Electrically driven jets. Proc. R. Soc. Lond. A313, 453–475 (1969). Taylor, G. I. Electrically driven jets. Proc. R. Soc. Lond. A313, 453–475 (1969).
15.
Zurück zum Zitat Cruickshank J. O. & Munson, B.R. Viscous fluid buckling of plane and axisymmetric jets. J. Fluid Mech. 113, 221–239 (1981).CrossRef Cruickshank J. O. & Munson, B.R. Viscous fluid buckling of plane and axisymmetric jets. J. Fluid Mech. 113, 221–239 (1981).CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Munson, B. R. Viscous buckling of slender horizontal jets. Phys. Fluids 24, 1780–1783 (1981).CrossRef Munson, B. R. Viscous buckling of slender horizontal jets. Phys. Fluids 24, 1780–1783 (1981).CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Tchavdarov, B. Yarin, A. L. & Radev, S. Buckling of thin liquid jets. J. Fluid Mech. 253, 593–615 (1993).MATHCrossRef Tchavdarov, B. Yarin, A. L. & Radev, S. Buckling of thin liquid jets. J. Fluid Mech. 253, 593–615 (1993).MATHCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Skorobogatiy M. & Mahadevan, L. Folding of viscous sheets and filaments. Europhys. Lett. 52, 532–538 (2000).CrossRef Skorobogatiy M. & Mahadevan, L. Folding of viscous sheets and filaments. Europhys. Lett. 52, 532–538 (2000).CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Chiu-Webster S. & Lister, J. R. The fall of a viscous thread onto a moving surface: a ‘fluid-mechanical sewing machine’. J. Fluid Mech. 569, 89–111 (2006).MATHCrossRefMathSciNet Chiu-Webster S. & Lister, J. R. The fall of a viscous thread onto a moving surface: a ‘fluid-mechanical sewing machine’. J. Fluid Mech. 569, 89–111 (2006).MATHCrossRefMathSciNet
21.
Zurück zum Zitat Ribe, N. M. Lister, J. R. & Chiu-Webster, S. Stability of a dragged viscous thread: onset of ‘stitching’ in a fluid-mechanical ‘sewing machine’. Phys. Fluids 18, 124105 (2006).CrossRef Ribe, N. M. Lister, J. R. & Chiu-Webster, S. Stability of a dragged viscous thread: onset of ‘stitching’ in a fluid-mechanical ‘sewing machine’. Phys. Fluids 18, 124105 (2006).CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Han, T. Reneker, D. H. & Yarin, A. L. Buckling of jets in electrospinning. Polymer 48, 6064–6076 (2007).CrossRef Han, T. Reneker, D. H. & Yarin, A. L. Buckling of jets in electrospinning. Polymer 48, 6064–6076 (2007).CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Yarin, A. L. Zussman, E. Wendorff, J. H. & Greiner, A. Material encapsulation in core-shell micro/nanofibers, polymer and carbon nanotubes and micro/nanochannels. J. Mater. Chem. 17, 2585–2599 (2007).CrossRef Yarin, A. L. Zussman, E. Wendorff, J. H. & Greiner, A. Material encapsulation in core-shell micro/nanofibers, polymer and carbon nanotubes and micro/nanochannels. J. Mater. Chem. 17, 2585–2599 (2007).CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Reneker D. H. & Yarin, A. L. Electrospinning jets and polymer nanofibers. Polymer 49, 2387–2425 (2008).CrossRef Reneker D. H. & Yarin, A. L. Electrospinning jets and polymer nanofibers. Polymer 49, 2387–2425 (2008).CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Goren S. & Gavis, J. Transverse wave motion on a thin capillary jet of a viscoelastic liquid. Phys. Fluids 4, 575–579 (1961).MATHCrossRefMathSciNet Goren S. & Gavis, J. Transverse wave motion on a thin capillary jet of a viscoelastic liquid. Phys. Fluids 4, 575–579 (1961).MATHCrossRefMathSciNet
26.
Zurück zum Zitat Han, T. Yarin, A. L. & Reneker, D. H. Viscoelastic electrospun jets: initial stresses and elongational rheometry. Polymer 49, 1651–1658 (2008).CrossRef Han, T. Yarin, A. L. & Reneker, D. H. Viscoelastic electrospun jets: initial stresses and elongational rheometry. Polymer 49, 1651–1658 (2008).CrossRef
Metadaten
Titel
Bending and Buckling Instabilities of Free Liquid Jets: Experiments and General Quasi-One-Dimensional Model
verfasst von
A. L. Yarin
Copyright-Jahr
2011
Verlag
Springer US
DOI
https://doi.org/10.1007/978-1-4419-7264-4_2

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.