The dynamics of a vortex ring heading to an immiscible interface on normal direction are studied experimentally. A vortex ring is generated by the piston-cylinder type vortex-ring generator with various piston velocity, stroke length and tube diameter. High-speed video imaging and PIV (Particle Image Velocimetry) are used to obtain evolution of the interface of immiscible liquids and a structure of a vortex ring. Depending on stroke length-to-diameter ratios (stroke ratio), Froude number and Bond number, a variety of immiscible interface deformation modes is observed: no deformation, no rebounding jet, rebounding jet, concave rebounding jet, and symmetry breakup mode. The shape and size of the deformed interface in deforming phase have a similarity at equivalent deformation depth for all modes excluding no deformation mode. In the ipping over process of concave rebounding jet and symmetry breakup mode, the dominant secondary vortex ring is observed. In most cases, parameters for deformation, maximum depth, height and width, depend on Froude number and Bond number and stroke ratio. However, maximum deformation depth depends on Froude number and stroke ratio. Experimental results as well as scaling model con rm the maximum deformation depth tendency to Froude number and stroke ratio.
비혼합 경계에 원형 와류가 수직으로 접근 할때 일어나는 거동에 대해 실험적으로 다루었다. 원형 와류는 피스톤-실린더 형태의 원형 와류 생성기에서 피스톤 속도, Stroke ratio, 원형 와류 발생기 지름를 변경하면서 생성하였다. 초고속 카메라 영상과 PIV(Particle Image Velocimetry)를 이용해 비혼합 계면의 양상을 추적하였고, 원형 와류의 유동 구조에 대해 관찰하였다. 스트로크 길이와 와류 발생기 지름의 비 (Stroke ratio), Froude 수와 Bond 수에 따라 여러 경계의 변화 모드: no deformation, no rebounding jet, rebounding jet, concave rebounding jet 그리고 symmetry breakup 모드를 관찰하였다. No deformation 를 제외한 변형 모드에서 변형된 경계의 모양과 크기는 같은 변형 깊이에 대해 유사성을 보였다. Concave rebounding jet, symmetry breakup 모드에서는 변형된 경계가 뒤집어 지는 과정을 통해 생성된 우세한 secondary vortex ring을 확인 할 수 있었다. 대부분의 경우, 유체경계의 변형에 대한 변수, 최대 깊이, 높이, 너비, 는 Froude 수와 Bond 수 stroke ratio에 영향을 받는 것을 관찰했다. 그러나, 최대 변형 깊이는 Froude 수, stroke ratio에만 영향을 받았다. 실험결과와 스케일링 모델의 비교를 통해 최대 변형 깊이의 Froude 수와 stroke ratio에 따른 경향을 확인하였다.
