Geri Dön

Simulation based experiments of traveling-plane-wave-actuator micropumps and microswimmers

Yürüyen-düzlem-dalga-eyleyici mikropompa ve mikroyüzücülerin benzetim tabanlı deneyleri

  1. Tez No: 223773
  2. Yazar: AHMET FATİH TABAK
  3. Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. SERHAT YEŞİLYURT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Mikropompa, mikroitici, mikroyüzücü, yürüyen-düzlem-dalga, uzatılamaz film, hidrolik güç, verim
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 153

Özet

Doğadan esinlenerek, sonlu eleman hesabına dayalı akışkanlar dinamiği modelleri yardımı ile ağdalı ortamlarda zamanla tersinemez-uzatılamaz dalga yayılımı ile eylenen mikro-itici yöntemi sunulmuştur. Öncelikle, sıvı ile dolu bir mikrokanal içerisinde çapalanmış uzatılamaz ince filmden oluşan iki ve üç boyutlu mikropompa modelleri analiz edilerek parametrik tasarım değişkenlerinin sıvı akışı, hidrolik güç tüketimi ve verim üzerindeki etkisi grafiksel olarak elde edilmiştir. Tüm modeler, sırasıyla sıkıştırılamaz-izotermal Stokes ve sıkıştırılamaz-izotermal Navier Stokes denklemleri, kütlenin korunumu yasası ve biçimi bozulan örgü yöntemi (ALE) kullanılarak çözülmüştür. Sonraki adımda, tamamen ağdalı akışkan içerisine batırılmış ve yürüyen-düzlemdalga hareketi ile eylenen kuyruk yardımı ile hareket eden üç boyutlu mikroyüzücü tasarımının parametrik tasarım değişkenlerinin itici hızı, hidrolik güç tüketimi ve yüzücü verimi üzerinki etkisi sıkıştırlamaz-izotermal Navier-Stokes, kütlenin korunumu yasası ve biçimi bozulan örgü yapısı (ALE) yardımı ile grafiksel olarak elde edilmiştir. Mikroyüzücünün hareketleri, etrafını saran ağdalı akışın mikroyüzücü yüzeyine uyguladığı kuvvetlerden yararlanılarak elde edilmiştir. Bu etkileşimden net itme kuvveti elde edilebileceği gözlemlenmiştir. Sayısal sonuçlar başlıca Taylor (1951), Katz (1974) ve Childress (1981) tarafından iki boyutlu varsayımlar üzerinde yapılmış analitik çalışmaların asemptotic sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Üçüncü boyutun varlığının etkisi yüzünden dalga boyu grafiklerinde gözlemlenen sapma dışında, sayısal sonuçlarla asemptotic sonuçlar arasında güçlü bir tutarlılık olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

A biologically-inspired micropropulsion method is presented by constructing a series of finite element computational fluid dynamics models for time irreversible inextensible wave propagation method in viscous medium. First, micropump models encompassing fully submerged and anchored waving inextensible film mounted inside a microchannel are analyzed to attain flow, hydraulic power consumption and efficiency plots with respect to parameterized design variables via both 2D and 3D models. Each model is governed by incompressible isothermal Stokes and Navier-Stokes equations respectively and conservation of mass, integrated with deforming mesh employing arbitrary Lagrangian Eulerian method. Next, propulsion velocity, power consumption and efficiency plots of a fully submerged free microswimmer utilizing a wave propagating tail inside a viscous environment is analyzed with respect to parameterized design variables via 3D models governed by incompressible isothermal Navier-Stokes equations and conservation of mass, integrated with deforming mesh employing arbitrary Lagrangian Eulerian Method. All resultant swimmer motions are modeled directly incorporating with stress interactions between surrounding viscous fluid and swimmer surfaces. It is demonstrated that net forward thrust can be harvested from this interaction. Numerical results are compared with the asymptotical results to analytical studies mainly carried out by Sir Taylor (1951), Katz (1974) and Childress (1981) based on mainly 2D assumptions. It is observed that there exists a strong agreement between earlier results and numerical results besides from wavelength parameter which illustrates slight deviation in power consumption characteristics due to the effects introduced by the existence of third dimension.

Benzer Tezler

  1. Kanat profilleri izler kenarına çentik uygulamasının akış gürültüsüne olan etkisinin hesaplamalı olarak incelenmesi

    Investigation of airfoil self noise with trailing edge serrations using computational methods

    ÇAĞRI AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL

  2. Yürüyen dalgalı tüp kuvvetlendiricilerinde tek helisli yavaş dalgalı yapıların analizi, tasarımı ve incelenmesi

    Analysis, design and investigation of single helix slow-wave structures in traveling wave tube amplifiers

    AGAH OKTAY ERTAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERKAN ŞİMŞEK

  3. Novel cochlear electrode array development using microfabrication techniques

    Mikrofabrikasyon teknikleri kullanılarak yenilikçi koklear elektrot dizini geliştirilmesi

    GÜLÇİN ŞEFİYE AŞKIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER

  4. Unity oyun motoru ile simülatör tasarımı

    Simulator design with Unity game engine

    CİHAD DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN