vloeistofstraal

Een vloeistofstraal is een coherente kolom vloeistof die uit een opening of mondstuk wordt uitgestoten onder invloed van een drukverschil. De straal beweegt door de omringende lucht en behoudt in eerste instantie zijn richting en continuïteit, totdat krachten zoals oppervlaktespanning, viscositeit en luchtdruk ingrijpen. De diameter, snelheid en samenstelling van de vloeistof bepalen hoe lang de straal coherent blijft.

Vloeistofstralen ontstaan wanneer vloeistof onder druk door een mondstuk wordt geperst. De eigenschappen van de straal hangen af van de druk, de vloeistofviscositeit en de geometrie van het mondstuk. Terwijl de straal zich voortbeweegt, werkt lucht en de beweging van de omgeving op de straal in, wat kan leiden tot vervorming en mogelijk tot fragmentatie in druppels.

In veel gevallen blijft een vloeistofstraal enige tijd samenhangend, maar door oppervlaktespanning en invloeden uit de omgeving wordt hij uiteindelijk instabiel en valt hij uiteen in kleine druppels. De neiging tot breuk hangt af van dimensionless getallen zoals de Reynolds- en Weber-getallen; bij lage viscositeit en hoge snelheid is druppelvorming vooral waarschijnlijk.

Toepassingen van vloeistofstralen zijn onder meer brandstofinjectie in verbrandingsmotoren, waar hoge-drukstralen worden gebruikt om fijn mengsel te verkrijgen. Andere voorbeelden zijn waterstraaltechnieken voor snijden en reinigen, en microjets in inkjetprinters die kleine druppels afgeven op een doeloppervlak. Daarnaast worden vloeistofstralen in onderzoek gebruikt om stromingsgedrag te bestuderen.

De studie van vloeistofstralen combineert theoretische modellen op basis van de Navier-Stokes-vergelijkingen met experimentele waarnemingen, bijvoorbeeld met hoogsnelheidsfotografie en schlieren-beeldvorming. Door interactie tussen vloeistofkwaliteit, druk en omgevingscondities blijven de details van jet-dynamica onderwerp van continue studie.