10 december 2024
Ny forskning kan förbättra avisningsteknik
När vattendroppar fryser på kalla ytor, exempelvis på flygplansvingar eller vindkraftverk, uppstår ett komplext internt flöde. Doktoranden Erik Fagerström vid Luleå tekniska universitet har i sin avhandling undersökt vad som driver detta flöde och hur det kan kontrolleras för att minska isbildning.
Hans forskning visar att både underlagets material och droppens kontaktvinkel mot ytan har stor betydelse för flödets riktning och hastighet, vilket kan leda till effektivare avisningsteknik för flera industrier. Genom experiment med metallplattor kylda till minusgrader har Erik Fagerström analyserat hur dropparnas kontaktvinkel mot ytan påverkar det inre flödet och frys tiden. Resultaten visar att droppar med en mindre kontaktvinkel – där droppen är mer utbredd på ytan – har ett starkare flöde längs droppens yta men lägre i mitten, kontaktvinkeln har även betydelse för när vändningen av flödets riktning sker.
Kontaktvinkeln och frysningens påverkan på det inre flödets riktning
– Att kontrollera det interna flödet i droppar kan vara en faktor till att fördröja isbildning, i droppar som inte frös direkt blev det en fördröjning av vändningen i det inre flödet, säger Erik Fagerström doktorand i strömningslära vid Luleå tekniska universitet.
För material med hög värmeledningsförmåga, som koppar, noterades de högsta hastigheterna längs droppens mittlinje.
– Vi såg att materialvalet påverkar hastigheten på det interna flödet. Koppar, med sin höga värmeledning, gav tydliga resultat med snabbare flöden, säger Erik Fagerström.
Erik Fagerström med tröjan han stickat för att visualisera forskningen.
Möjliga tillämpningar inom medicin och säkerhet
Förutom anti-isning har forskningen även potentiella tillämpningar inom medicin, där det interna flödet i droppar kan användas för att blanda ämnen i mikroskala, eller att sortera partiklar för att snabbare kunna detektera protein.
Slutligen menar Fagerström att framtida forskning bör undersöka effekterna av yttre faktorer som vind och temperatur för att ytterligare optimera kontrollen över flödet i droppar.
– Om vi kan förstå de värmeflöden som påverkar dropparna kan vi potentiellt skapa ytor som aktivt motverkar isbildning.
- Strömningslära
- Läs mer om Erik Fagerströms forskning
"Doktoranden stickade tröja för att visualisera forskningen"