Geri Dön

Polimerik akışkanların lineer olmayan dinamiklerinin modellenmesi

Modeling of nonlinear dynamics of polymeric fluids

  1. Tez No: 196965
  2. Yazar: YUSUF IŞIKER
  3. Danışmanlar: DOÇ.DR. BÜLENT YEŞİLATA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Harran Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 66

Özet

POLİMERİK AKIŞKANLARIN LİNEER OLMAYAN DİNAMİKLERİNİNMODELLENMESİYusuf İŞIKERÖZETBu tez çalışmasında birden fazla akışkanlar dinamiği problemi göz önüne alınmıştır.İlk aşamada, Newtonian olmayan akışkanların, bir-boyutlu, tam gelişmiş, laminer veizotermal akım bölgesinde bazı temel akış geometrileri için hız profilleri belirlenmiştir. Buakışlar şunlardır: düzlemsel kanal içi akış, silindirik boru içi akış, koaksiyel levha-levha arasıtorsiyonal akış ve koaksiyel koni-levha arası torsiyonal akış. Çözümlerde Newtonianolmayan akışa ait üs kanunu (power-law) bünye denklemi kullanılmıştır.Elde edilen hız profillerinin; düzlemsel kanal içi akış ve silindirik boru içi akış için üs-kanunu parametrelerinin (n ve m) bir fonksiyonu olduğu görülmüştür. Akışkan türünübelirleyen `n' parametresi arttıkça hız profilleri kanal merkezlerinde yerel bir maksimumoluşturmaktadır. `n' parametresi azaldıkça; kanal çeperlerinden uzak noktalarda hız profiliüniform hale gelmektedir. Hız profilleri, kapalı akım çizgili akışları temsil eden koaksiyellevha-levha ve koaksiyel koni-levha arası torsiyonal akışlar için, `n' katsayısındanbağımsızdır. Hızın şiddeti, açısal hız ile doğrusal olarak artmaktadır.Daha sonra silindirik boru içi akış için, viskoz ısınma etkisi de hesaba katılarak,izotermal olmayan akış koşullarında hız ve sıcaklık profilleri için analitik çözüm eldeedilmiştir. Sıcaklık profillerinin eksenel ve radyal koordinatlara bağlı boyutsuzparametrelerdeki değişimlerden büyük oranda etkilendiği görülmüştür.Üçüncü aşamada; bir polimerik akışkanın silindirik boru içi akışı için viskoelastik birbünye denklemi olan Oldroyd-B kullanılarak problemin modellemesi yapılmıştır. Eldeedilen matematiksel modelin bir-boyutlu akış koşulları için geçerli diferansiyel denklemleritüretilmiştir. Ulaşılan denklemlerden, bir-boyutlu polimerik akış durumunda dahi, nümerikçözüm tekniği kullanılması gerektiği sonucuna varılmıştır.Son aşama olarak; polimerik akışkanları, diğer basit akışkanlardan ayırt etmedekullanılan temel bir düzenek olan `dönen mile tırmanma' aparatı imal edilmiştir. Bu aparatkullanılarak; polimerik bir akışkanın dönen mile tırmanma davranışı incelenmiştir.Kullanılan polimerik akışkanın, elastik yapısından dolayı meydana gelen normal stresnormal stres etkisi ile mile tırmandığı gözlemlenmiştir. Tırmanma miktarı, devir artışıyladoğrusal olmayan bir ilişki sergileyecek şekilde artmaktadır. Mil çapının, tırmanma miktarıüzerindeki etkisinin büyük olmadığı gözlenmiştir. Deneylerde ayrıca kıyaslama amacıyla birNewtonian akışkan olan motor yağının tırmanma davranışı da araştırılmıştır. Ancak yüksekviskoziteye sahip olmasına karşın, elastik olmayan motor yağının, dönen mile tırmanmadığıve merkezkaç kuvveti etkisiyle mil etrafında içe doğru alçaldığı görülmüştür.

Özet (Çeviri)

MODELING OF NONLINEAR DYNAMICS OF POLYMERIC FLUIDSYusuf İŞIKERSUMMARYSeveral fluid dynamic problems are considered in this thesis. In the first step,velocity profiles of non-Newtonian flows in some basic geometries are determinedby using one-dimensional, fully-developed, laminar and isothermal flowassumptions. The flows studied are as follows: planar and circular channel flows,torsional flows between coaxial plate-plate and cone-plate geometries. The power-law constitutive equation is used as non-Newtonian model in formulations.The velocity profiles obtained for planar and circular channel flows vary withpower-law parameters of `m? and `n?. A local maximum in velocity profiles atchannel-center is observed with increasing value of `n?, which points type of fluid.On the other hand, nearly uniform velocities far away from channel-walls areobserved with decreasing value of `n?. Velocity profiles of torsional fows betweencoaxial plate-plate and cone-plate geometries are found to be independent of `n?values. Magnitudes of velocity linearly increase with angular velocity.An analytical solution is next obtained for non-isothermal flows in a circularchannel. Velocity and temperature profiles are determined by considering viscousheating effect. It is found that temperature profiles are greatly affected fromdimensionless parameters of axial and radial coordinates.In third step of the study; polymeric flow in a circular channel is modeled by aviscoelastic constitutive equation, known as Oldroyd-B model. Valid differentialequations of this flow are derived from obtained mathematical model for one-dimensional flow case. It is concluded that a numerical solution technique must beused even for one-dimensional flow of a polymeric fluid.As a final step, a rod-climbing apparatus, which is used to distinguishpolymeric fluids from other basic fluids, is manufactured. Rod-climbing behavior ofa polymeric fluid is examined with this apparatus. The polymeric fluid climbs on therod due to normal stres effect resulting from its elastic nature. The climbing-heightnonlinearly increases with rotational speed of the rod. Rod-diameter does not havesignificant effect on the climbing-height. Engine-oil with high viscosity as aNewtonian fluid is also tested for comparison purpose. However, the oil does notclimb on the rod, instead moves downward around the rod since it is not elastic.

Benzer Tezler

  1. Optimal control in fluid flow problems with pod applications to FEM solutions

    Sonlu elemanlar çözümlerine öz dik ayrışım uygulanması ile akışkan akışı problemlerinde en iyilemeli kontrol

    CANSU EVCİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    MatematikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMÜR UĞUR

  2. Convective heat transfer to non-newtonian fluids

    Newtonyen olmayan akışkanların taşınımlı ısı transferi

    MOSTAFA SHOJAEIAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Mekatronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ KOŞAR

  3. The effect of fluid viscoelasticity in soft elastohydrodynamic lubrication

    Viskoelastik akışkanların yumuşak elastohidrodinamik yağlamaya etkisi

    MEHMET HAKAN SARI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. LUCA BIANCOFIORE

  4. Reiner-rivlin akışkanının hareketli bir plaka üzerindeki akışı

    Flow of a reiner-rivlin fluid on a moving plate

    BAHAR ALANBEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERDAR BARIŞ

  5. An ALE framework for multiphase flows

    Çok fazlı akışlar için bir ALE yaklaşımı

    ÇAĞATAY GÜVENTÜRK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ŞAHİN