Mae'r erthyglau hyn bellach wedi'u harchifo ac ni fyddant yn cael eu diweddaru mwyach
Caiff y ffordd y mae'r aer yn dianc ei ffilmio drwy ddefnyddio camera cyflymder uchel i ddelweddu patrymau dylifo
Mae ymchwilwyr o Goleg Peirianneg Prifysgol Abertawe wedi ffilmio hylif yn ymateb fel solid drwy ddull newydd o arsylwi ar hylifau dan amgylchiadau gwasgeddedig.
Complex Flow Lab, labordy sydd wedi'i leoli yn y Sefydliad Technolegau, Deunyddiau, Prosesu a Rhifiadol Arloesol (IMPACT), sy'n gyfrifol am y gwaith ymchwil. Mae'r labordy'n astudio'r patrymau llifo cymhleth sy'n datblygu'n aml mewn deunyddiau gronynnog, cyfryngau mandyllog a hylifau cymhleth megis ewynnau, geliau a phastau.
Mae'r astudiaeth ddiweddaraf hon yn edrych ar hylifau sy'n ymddwyn fel solid mewn ymateb i ddiriant, ffenomen o'r enw tewychu croesrym amharhaol (DST). Mae hyn yn digwydd pan fo hylif (sef cymysgedd blawd corn yn yr achos hwn) yn tewychu'n sydyn ac yn troi'n solid dan ymyrraeth.
Roedd y profion yn cynnwys dull arsylwi newydd a oedd yn defnyddio camera cyflymder uchel ac mae'r canlyniadau'n cynnig ymagwedd arloesol at arferion peirianneg y dyfodol.
Gwyliwch: hylif yn ymateb fel solid
Meddai un o awduron y gwaith ymchwil, Dr Deren Ozturk, a gwblhaodd ei PhD yn y maes hwn yn ddiweddar:
“Mae ein darganfyddiadau o ddiddordeb penodol i faes ymchwil cynyddol DST fel arwydd gweledol newydd o ymddygiad DST y gellid ei ddefnyddio i bennu modelau damcaniaethol yn y dyfodol. Ymchwilir i ffenomen DST at ddibenion defnyddiau peirianneg unigryw megis arfwisgoedd meddal, twmpathau cyflymder ‘clyfar’, a chynhyrchu bwyd.
“Defnyddiodd y tîm ymchwil flawd corn cyffredin i geginau wedi'i gymysgu â dŵr. Yna gosodir hwn mewn cell gul; caiff aer gwasgeddedig ei ryddhau yn yr hylif sy'n gymysgedd o flawd corn a dŵr ac mae'n gwthio ei ffordd drwodd.
“Caiff y ffordd y mae'r aer yn dianc ei ffilmio drwy ddefnyddio camera cyflymder uchel i ddelweddu patrymau dylifo – naill ai ar ffurf bysedd tebyg i hylif neu doriadau tebyg i solid, gan ddibynnu ar grynodiad y blawd corn a'r gwasgedd yn yr aer.”
Ychwanega Dr Ozturk:
“Gwnaethom ddefnyddio blawd corn (fel system i fodelu'r dosbarth ehangach o ddeunyddiau tewychu croesrym) oherwydd ei fod yn gyfleus, ei fod ar gael yn helaeth a'i fod yn dangos ymateb tewychu croesrym dramatig. Gan nad oedd y math hwn o arbrawf dylifo (rydym wedi cael llawer o brofiad o'i gynnal) wedi cael ei gynnal ar hylif DST o'r blaen, ein prif nod oedd rhoi cynnig arno yn y gobaith o weld rhywbeth diddorol.
“Ein prif ddamcaniaeth oedd y byddai'r hylif yn ‘torri’ fel solid yn wyneb diriant digonol. Byddai'n wych gweld rhywbeth fel hwn gan y dylai hylif ddangos patrymau bysedd llydan. Felly, roeddem yn falch o weld toriadau cul gan fod yr ymateb hwn yn golygu ein bod wedi datblygu math newydd o arbrawf i ymchwilio i'r amgylchiadau ar gyfer arsylwi ar DST.
“Pan oedd crynodiad y blawd corn a gwasgedd yr aer fel ei gilydd yn ddigon uchel i orfodi ymateb DST, gwelsom yr aer yn dylifo drwy doriadau cul yn ymganghennu, gan awgrymu bod yr hylif yn ymddwyn fel solid.”
Meddai Dr Bjornar Sandnes, pennaeth Complex Flow Lab ac un o'r cyd-awduron:
“Yr hyn sy'n arbennig o ddiddorol am y blawd corn a astudiwyd yma yw y gellir troi'r ffrithiant hwnnw ymlaen neu i ffwrdd fel switsh.
“Pan ymyrrir â'r blawd corn yn ysgafn, mae'r gronynnau'n gwrthyrru ei gilydd a chan nad ydynt yn cyffwrdd â'i gilydd, ni cheir unrhyw ffrithiant ac mae'r deunydd yn llifo fel hylif.
“Fodd bynnag, os ymyrrir arno'n drymach, caiff y gronynnau eu gwthio i gyffwrdd â'i gilydd ac mae'r ffrithiant hwnnw'n atal y gronynnau rhag llithro'n rhydd. Yna mae'r deunydd yn ymddwyn yn debycach i solid, a dyna pryd rydym yn gweld toriadau yn ein harbrofion.”
Cyhoeddir y papur ar y wefan Communications Physics. Mae'n rhan o'r prosiect Frictional flow patterns shaped by viscous and capillary forces (FriicFlow), a ariennir gan EPSRC – astudiaeth sy'n archwilio'r ffordd y mae ffrithiant rhwng gronynnau a gludir gan hylif yn newid ymddygiad llif yr hylif.
Dyma gydweithrediad rhwng Prifysgol Abertawe (IMPACT), Prifysgol Rhydychen a Chanolfan Ragoriaeth PoreLab yn Norwy.
Ariennir gweithrediad IMPACT yn rhannol gan Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop drwy Lywodraeth Cymru a Phrifysgol Abertawe.