We investigated the evolution of liquid interface deformation when a vertically falling droplet impacts to a liquid pool with an inclined bottom wall. We observed that initially nearly hemispherical like cavity was formed, then reversal of asymmetrical cavity was observed. Eventually, a tilting jet was measured. In order to conduct systematic experiments, substrate angle, depth, droplet diameter, impact velocity, surface tension, and viscosity were controlled. We found out that the hemispheric cavity development, which is driven by inertia, is analogous to the impact problems in a deep bath. Furthermore, when the cavity retracts, it shows an oblique conical shape, which is due to the different wave propagation mechanism depending on the bath depth, i.e. a relatively shallow and deep bath. Finally, we provided a theoretic model to predict the jet inclination angle from the competition of the two different wave propagations. Additionally, we qualitatively studied the viscosity effect on the impact process. Furthermore, we suppressed the inclination of the jet by adding porosity on the bottom wall.
본 논문에서는 경사진 바닥면을 가진 수조에서 액적이 수직으로 충돌했을 때 발생하는 유체 계면의 변형 과정을 조사하였다. 충돌 초기에는 반구형의 공동이 형성되었고 그 이후 공동의 비대칭적인 수축으로 인해, 결국 기울어진 제트의 발생을 관찰하였다. 체계적인 실험을 위해 경사면의 각도, 깊이 액적의 직경, 충돌 속도, 표면 장력, 및 점성을 변화시켰다. 관성이 지배적인 반구형 공동의 성장 과정은 깊은 수조에서의 충돌 문제와 유사하였다. 그 이후 공동은 수조의 깊이에 따른 파동의 전파 메커니즘 차이로 인해 비대칭적인 원뿔 모양으로 수축하였다. 마지막으로, 이러한 두 개의 서로 다른 파동의 전파가 경쟁한다고 가정함으로써 제트 경사각을 예측하는 모델을 소개하였다. 글리세롤 수용액을 사용하여 경사면이 있는 수조에서의 액적 충돌 과정에 점성이 미치는 영향 또한 정성적으로 살펴보았다. 마지막으로, 경사면의 경계 조건을 변경하여 제트의 기울기를 제어하였다.
