Omdat de hogesnelheidscamera zeer veel beeldjes per seconde opneemt, is de belichtingstijd extreem kort. Om toch voldoende licht binnen te krijgen moet de buis dus goed verlicht worden. Om dit te bereiken wordt een zeer felle lichtbron gebruikt, in combinatie met een diffusor. Als diffusor is fijnvezelig papier gebruikt, waarvan de dikte kon worden gevarieerd. Bij de horizontale opnamen werd de lichtbron recht achter de buis geplaatst ten opzichte van de camera (zie Ill.1). Voor de opnamen onder een hoek werd vastgesteld dat dan ook belichting onder een hoek beter beeld levert. |
Illustration 2: Belichtingsconstructie |
Om de cavitatie te kunnen waarnemen is een hogesnelheidscamera nodig. Een Photron FASTCAM SA1.1 werd beschikbaar gesteld voor dit doel. Deze camera kan ongeveer een half miljoen frames per seconde opnemen. Voor een hogere framerate moet echter wel resolutie ingeleverd worden, wat de kwaliteit van de beelden verslechterd. Uiteindelijk zijn de meeste beelden bij 8000 frames per seconde opgenomen, bij een resolutie van 1024 bij 752. Later zijn voor het berekenen van de versnelling van de buis nog enkele filmpjes bij hogere resolutie opgenomen, omdat bleek dat niet de framerate maar de resolutie de bottleneck was bij het nauwkeurig berekenen van de versnelling. Met behulp van de bijbehorende software op de bijbehorende computer kon eenvoudig beeld worden opgenomen. Na een opname kon eenvoudig geselecteerd werden welke delen van het filmpje opgeslagen diende te worden en welke niet. |
Illustration 3: Photron FASTCAM SA1.1 |
Om cavitatie te laten plaatsvinden wordt gebruik gemaakt van een zogenaamde cavitatiebuis. Dit is een buis, gedeeltelijk gevuld met water (ongeveer 60 centimeter), die door middel van een zeer hoge kracht hard versneld wordt, opdat door de traagheid van de vloeistof onder in de buis een lage druk ontstaat. Als de druk in de vloeistof lokaal lager wordt dan de dampdruk van de vloeistof, zal de vloeistof spontaan gaan verdampen. In dit experiment werd de benodigde versnelling geproduceerd door de buis slipvast op te hangen in een veerconstructie, en vervolgens met een hamer op de bovenkant van de buis te slaan. Ter beschikking gesteld werd een cavitatiebuis met een ventiel aan de bovenkant, en dichtgelijmde onderkant. Met behulp van het ventiel zou het mogelijk zijn om bijvoorbeeld cavitatie te bestuderen bij verschillende luchtdrukken en dergelijke. Omdat de onderkant van de buis echter dichtgelijmd was, was het niet mogelijk om cavitatie te bekijken bij verschillende vormen van de bodem. Daarop is besloten om een eigen cavitatiebuis te produceren. Door middel van verschillende 'doppen', met afwisselende profielen, kon zo de bodem van de buis naar wens worden aangepast. De bovenkant van de zelf geproduceerde buis is opengelaten, om het hervullen van de buis gemakkelijker te maken. |
Illustration 4: Ophanging van de cavitatiebuis |
Afbeelding 5: Platte dop (later met smiley) |
Afbeelding 6: Platte dop met gaatje in het midden |
Afbeelding 7: Dop in staande kegelvorm |
Afbeelding 7: Dop in staande kegelvorm |
Met behulp van de boven beschreven opstelling hebben we zoveel mogelijk filmpjes gemaakt van cavitatie, bij verschillende doppen, verschillende versnellingen (door harder en zachter te slaan) en door de waterhoogte te variëren. Naast het kwalitatieve observeren van de locaties waar cavitatie plaatsvond is ook de versnelling gemeten en de grootte van de bellen. Voor het meten van de versnellingen hebben we een horizontaal camerastandpunt gebruikt. Voor enkele andere opnamen is gekozen voor opname onder een hoek, voor bijvoorbeeld opnamen bij een platte dop met de smiley. Dit zodat goed te zien is waar op het oppervlak de cavitatie plaatsvindt, omdat bij een horizontaal aanzicht geen diepte te zien is. |
Illustration 4: Ophanging van de cavitatiebuis |