Kabarcıklı sıvılarda kavitasyonlu daimi lüle akışlarının kararlılığı ve soliton oluşumu
Stability of steady-state cavitating nozzle flows and formation of solitons in bubbly liquids
- Tez No: 252084
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN FUAT DELALE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Matematik, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Matematik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu tezde, kabarcıklı sıvılarda kavitasyonlu daimi lüle akışı çözümlerinin kararlılığı ve soliton oluşumu problemleri ele alınmıştır. Birinci problemde homojen kabarcıklı sıvı akışı modeli kullanılarak, sanki-bir-boyutlu daimi olmayan kavitasyonlu lüle akış denklemleri kabarcık dinamiği yasasıyla birleştirilerek (iyileştirilmiş Rayleigh-Plesset denklemi) model denklemler inşa edilmiştir. Çekirdekleşme, kabarcık bölünmesi ve kabarcık birleşmeleri ihmal edilmiştir. Tüm sönüm mekanizmaları, viskoz yutulma biçiminde tek bir sönüm katsayısı olarak ele alınmış, kabarcıkların büyüme ve büzülmelerinde kabarcık içindeki gaz için politropik yasa kullanılmıştır. Başlangıç dağılımları, giriş koşulları ve lüle geometrisi, lülede kavitasyon oluşacak şekilde alınmıştır. Bu varsayımlar altında, model denklem sistemi, akış hızı ve kabarcık yarıçapı için iki evrim denklemine indirgenmiştir. Evrim denklemleri, daimi olmayan akış baz alınarak pertürbe edildiğinde, kabarcık yarıçapı ve akış hızı pertürbasyonları için kuple lineer kismi diferensiyel denklem sistemi elde edilmiştir. Denklem sistemindeki tüm katsayılarının hemen hemen sabit olduğu lüle giriş bölgesinde, normal mod analizi yöntemiyle problem kesin olarak çözülmüş ve çeşitli akış parametreleri (kavitasyon sayısı, vs.) için kararlılık diyagramları elde edilmiştir. Tezin ikinci kısmında, kabarcıklı sıvılarda soliton oluşumu incelenmiştir. Bu problemde, küresel kabarcık dinamiği (Rayleigh-Plesset tipi denklemler) kullanılarak seyreltik olmayan kabarcıklı sıvılarda soliton oluşumu ve yayılmasının ana özellikleri araştırılmış ve etkileşen soliton dalga çözümlerinin sayısı bulunmuştur. Bunun için, kabarcıklı sıvı içeren uzun bir tüpte başlangıçta üçgen profiline sahip bir-boyutlu basınç dalgasının yayılması göz önüne alınmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the stability of steady-state bubbly cavitating nozzle flows and the formation of solitons in bubbly liquids are considered. In the first problem, quasi-one-dimensional unsteady bubbly cavitating nozzle flows are considered by employing a homogeneous bubbly liquid flow model together with the nonlinear dynamics of cavitating bubbles, described by a modified Rayleigh-Plesset equation. Nucleation, coagulation of bubbles and bubble fission are neglected. The various damping mechanisms are lumped together by a single damping coefficient in the form of viscous dissipation. A polytropic law for the expansion and compression of the gas inside the bubble is assumed. The initial distributions, inlet conditions and nozzle geometry are chosen such that cavitation can occur in the nozzle. Under these assumptions, the complete system of equations are reduced to two evolution equations, one for the flow speed and the other for the bubble radius. The evolution equations are then perturbed with respect to flow unsteadiness resulting in a coupled system of linear partial differential equations for the bubble radius and flow speed perturbations. The problem is solved by normal mode analysis in the inlet region of the nozzle where the coefficients of the system of the PDE's are almost constant. Stability diagrams are obtained for the various flow parameters (cavitation number, etc.). In the second part of the thesis, the formation of solitons in bubbly liquids is investigated. In this problem, we show the main features of soliton formation and propagation in bubbly liquids in the non-dilute limit, based on spherical bubble dynamics using a modified Rayleigh-Plesset equation and a wavetrain of interacting solitons is found. We consider the one-dimensional propagation of pressure waves with an initial triangular profile in a bubbly liquid contained in a long tube.
Benzer Tezler
- Numerical simulation of nonlinear wave propagation in bubbly liquids
Kabarcıklı sıvılarda nonlineer dalga yayılımının sayısal benzetimi
SARPER ARÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN FUAT DELALE
- Farklı sıvıların ısı akılarının incelenmesi (2 cilt)
Başlık çevirisi yok
MUHAMMET BÖLÜKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMAL ERSİN GÜNGÖR
- Dynamics of rising bubbles and stress measurements through birefringence in viscoelastic liquids
Viskoelastik sıvılarda yükselen kabarcıkların dinamikleri ve çiftkırılım yöntemi ile gerilim ölçümleri
PINAR ERİBOL
Doktora
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH KEREM UĞUZ
- Numerical simulation of single and multiphase flows using incompressible smoothed particle hydrodynamics
Başlık çevirisi yok
AMIR ZAINALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET YİLDİZ
- Mixing of miscible liquids in gas-segmented serpentine channels
Karışabilir sıvıların gaz kabarcıklarıyla bölümlenmiş eğrisel kanallardaki karışımı
HAKAN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. METİN MURADOĞLU