流体动力学的黄金时代
流体力学作为一门科学出现的年份可以被认为是1628年，当时Benedetto Castelli的一本小型著作出版了。 在其中，尽管最初存在错误的假设，但一段时间以来，他相当准确地解释了河流和运河中液体流动过程中的几种现象。 但是，甚至在此之前，莱昂纳多·达·芬奇和伽利略·伽利莱等著名科学家还试图研究介质对身体运动的抵抗力。 随后，牛顿，欧拉，托里切利，伯努利，达朗伯等人为流体力学的发展做出了巨大贡献。
现代科学正在成倍发展。 这是因为一个领域的成就为创建用于其他领域研究的最新工具提供了素材。 因此，可以说流体力学已经进入了真正的“黄金时代”。 同时，研究方法已经改变。 如今，获得实验数据的方法已大大改善。 如果早先建立了一个理论，然后通过实验对其进行了确认或反驳，那么今天该理论将基于复杂的高精度测量。
为了研究层流和湍流，马克斯·普朗克研究所现在使用的摄像头每秒可拍摄一百万帧。 以前的相机慢了500倍，每秒拍摄了2000帧。 使用摄像机研究湍流时，可以跟踪成千上万的粒子。 它们的轨迹和移动速度被转换成数据数组，然后由功能强大的计算机技术进行处理。 这使您可以建立过程的数值模型，并更好地了解湍流等现象的性质。
研究云中液滴的形成过程可以显着提高天气预报的准确性。 为此，在祖格峰山（2,962 m / 9,718 ft）上创建了德国环境研究站的实验室。 沿着7米长的铁路轨道，安装了4个高速摄像机。 当云层从中穿过时，摄像头可以在几分钟内详细研究在几立方厘米的体积中发生的过程。 研究人员正在观察湍流影响下的细水尘如何结合成更大的液滴。
换句话说，他们正在研究降雨的起源。 但是科学家们并不打算停留在现有的功能上，而是已经在设计使用风筝和气球的混合物将高速相机交付到云端。
流体力学应用领域的多样性可以通过其主要部分来判断：
- 理想环境 -本节研究理想流体的行为，在该行为中，描述可能会忽略内部摩擦，导热性和剪切应力。
- 层流的流体动力学 -研究均匀流的运动，没有脉动和层的混合。
- 湍流是很难建模的过程。 湍流发生时，压力，速度，温度，密度与某些平均值有明显的偏差。 例如，在冲浪区中，入射波与空气混合形成泡沫。 当飞机进入湍流区时，飞机乘客通常会感到振动。 我们还可以观察沸水中的湍流现象。 这是非常重要的部分，否则，将不会建立单个管道。
- 超音速流体力学是研究流量接近或超过声速行为的特定部分。 这种流的行为的主要特征是冲击波的发生。
- 传热和传质 -研究温度分布不均匀的液体的复杂行为。 在这种情况下，介质的特性（例如密度，粘度和热导率）可能会局部改变。
- 地球物理流体力学 -研究行星尺度上的自然现象。 这包括气流，海流和洋流的运动，液芯中的循环等等。
- 磁流体动力学 -描述导电流体在磁场中的运动。 此外，本节还将研究空间物理学现象：太阳中的色球耀斑，星系磁场的起源，黑子。
- 流变学 -研究非线性流体的运动，包括凝胶，糊剂，假塑性，粘弹性。 流变学被广泛用于材料科学和地球物理过程的研究。
- 应用流体力学 -适用于特定的科学和技术问题。
喷墨印刷的发展
应用流体力学的领域之一是喷墨印刷。 15年来，奥西一直与马克斯·普朗克研究所在这一领域进行合作。 由Detlef Lohse教授领导的一组科学家正在研究围绕喷墨打印的过程，以确定最大打印速度。 即，当从打印头的喷嘴喷射墨水和介质上的定影滴变得不稳定时的极限的定义。
同时，正在开发最大限度地支持稳定制度的方法。
现代喷墨打印使用两种墨水注入技术。 在一种情况下，活塞的作用是通过压电板发挥作用，将墨水从打印头的喷嘴中喷出，而在另一种情况下，则起着气泡的作用。 佳能是世界上唯一使用这两种技术制造喷墨设备的制造商。 同时，Océ部门专门生产带有压电声打印头的打印机。
奥西公司在上世纪90年代初就开发了自己的喷墨技术，迈出了第一步。 该公司赞赏喷墨技术的巨大潜力。 与其他类型的打印不同，旋转部件更少。 这意味着随着零件的减少，设备的初始成本减少了，维修的停机时间也减少了。 因此，为了创建我们自己独特的喷墨技术，有必要了解水力-气体动力学过程。 那时，与哥廷根（德国）的马克斯·普朗克研究所和特温特大学（荷兰）的伙伴关系开始形成。
研究人员面临许多有趣的问题，需要全面的解决方案。 必须考虑墨水的物理化学和光学特性，液滴的喷射方式，墨水向打印头的输送以及打印介质的进给速度。 仅更改一个特征就需要进行调整，而其余的则需要进行调整。
由于压电技术和气泡喷射技术之间的外部相似性，它们在工艺本身和功能上都存在严重差异。 气泡技术使用溶剂型或水基油墨。 这种印刷的工作原理是在每个印刷单元中都有一个微型加热元件。 施加电脉冲时，元件会发热，并且相邻的墨水层会沸腾。 在这种情况下，会急剧形成气泡。 他依次执行一种“活塞”的功能，将一部分墨水从喷嘴中推出。 在这里，所有的油气动力学现象都得到了充分体现。
在压电技术中，“推动器”的作用由压电板发挥。 它在电脉冲的影响下改变其几何形状。 因此，从喷嘴喷射墨滴。 通过调制提供给压电板的信号，可以高精度地设定液滴量。 这提供了压电声学打印技术的许多优点：
- 精确计量可优化墨水消耗；
- 在所有印刷品上提供准确的色彩还原；
- 可以使用无溶剂墨水（UV墨水，固体），该墨水会在介质上立即结晶并且不需要干燥；
- 作为上一段的结果，减少了能源消耗并降低了在对热量至关重要的介质上进行打印的能力；
- 印刷速度快，耐磨性好；
- 由于油墨的立即结晶，廉价的纸张类型可用作载体，因为液滴被固定在载体的表面上而不被吸收。
喷墨技术的流体动力学领域的研究不限于印刷问题。 现代技术使您可以在各种介质上进行打印并使用多种打印成分。 因此已经掌握了在玻璃，木材，金属，塑料上的印刷。 相对较新的是，开始进行批量打印，不仅可以转移颜色，还可以转移表面的体积纹理。 因此，不仅可以在材料上印刷，而且可以在材料本身上印刷。 它可能会在印刷芯片或触摸屏涂料中找到应用。
在基础研究和应用研究的边界，新的观点似乎不再那么奇妙。 血液和墨水的物理特性之间有很大的相似之处。 它们具有相似的粘度和流动性。 看来，这与喷墨打印有什么关系？ 但是也许这些是打印活组织甚至整个器官的第一步。