3D-Дизайн — Вода Не Течет Через Отверстие Диаметром 4 Мм, Когда Ее Мало. Как Позволить Воде Течь Через Маленькое Отверстие Даже При Низком Давлении?

У меня есть 3D-печать, на которой в чашке есть 5 отверстий диаметром 4 мм, и я хотел бы, чтобы жидкость текла через все 5 отверстий одновременно, медленно осушая чашку (я имею в виду медленно: просто потратьте несколько секунд и не сливаться мгновенно). Поэтому отверстия не могут быть очень большими.

Когда я наливаю воду в чашку, она сливается нормально, пока не остается небольшое количество воды, а затем просто останавливается, и небольшой слой воды течет через отверстия.

Я предполагаю, что это связано с поверхностным натяжением и недостаточным давлением воды сверху, чтобы протолкнуть воду...

Есть ли конструкция отверстия, которая решает эту проблему? Я не знаю, что гуглить и подходящее ли это место, чтобы задать вопрос. Просто требуется слишком много времени, чтобы угадать мой путь и распечатать каждую попытку с нужным размером или формой отверстия (что я и делал до сих пор, но все равно ничего не добился).

#3d-дизайн #постобработка

Там вы столкнетесь с комбинацией адгезии, когезии и капиллярной силы.

Сплоченность – это то, что удерживает воду вместе. Адгезия — это сила, удерживающая воду на стене или на конце ручки, она пропорциональна смоченной поверхности. Капиллярная сила — это результирующий эффект, при котором вода движется вверх по тонкой трубке, она непропорциональна диаметру и направлена ​​в противоположном направлении от веса (силы). Их связь можно показать на этом рисунке, где капля висит на конце стеклянной палочки, внутри которой находится капилляр:

Как тогда уменьшить прилипание воды в чашке?

• Сделайте прямую часть отверстия как можно короче. Это можно сделать, используя тонкую чашку. Чем короче отверстие, тем на меньшей поверхности вода может прилипать вертикально, и вы можете преодолеть капиллярную силу.
• Разгладьте отверстие. Возможно, распечатайте его диаметром 3,5 мм и просверлите до диаметра 4 мм. Это снижает адгезию.
• Разгладьте внутреннюю поверхность. Уменьшение прилипания к внутренней части за счет меньшего количества ступеней.
• Сделайте фаску на внутренней стороне отверстий. Это изменяет всю геометрию и структуру потока в случае очень низкого уровня воды, особенно когда поверхность разделяется на несколько областей над каждым отверстием. Тогда больший объем, принадлежащий каждому отверстию на внутренней стороне, означает, что давление немного больше, и вы можете получить больше воды - и это также сокращает расстояние, которое отверстие должно преодолеть.
• убедитесь, что внутри везде есть уклон, чтобы вода собиралась в одном из отверстий.

Пример (неизмеренной) конструкции, которая в значительной степени опирается на снятие фаски для направления воды к уже скошенным отверстиям, а затем сохраняет прямой участок как можно короче, может выглядеть следующим образом: центральное отверстие имеет очень широкую фаску, вся пластина направляет воду к центру, а каждое из остальных отверстий имеет фаску для отвода воды.

Однако существует нижний предел эффективности простой настройки дизайна, основанный на сплоченности. Когезия – это то, что приводит к поверхностному натяжению и вязкости. Вы можете изменить эти ограничивающие факторы, только изменив свойства жидкости, например, добавив агент, снижающий поверхностное натяжение и вязкость (мыло).

Если есть возможность добавить тонкую иглу, направленную вниз (волосы, проволока AWG-40 и т. д.), к краю (каждого) отверстия, сделайте это. Капли будут плавно скользить по ней до ее конца, где окружность иглы станет настолько маленькой, что поверхностное натяжение уже не сможет удерживать каплю. У поверхностного натяжения не будет шансов!

Благодаря очень тонкой игле и воронкообразной гидрофобной поверхности сосуда можно избавиться практически от любого (микролитра) количества воды. Однако сделать это с помощью 3D-печати может быть сложно.