Spatio-temporal evolution of evaporating liquid films sheared by a gas
Bir gazla kesilmiş buharlaşan sıvı filmlerin uzamsal-zamansal dengesizliği
- Tez No: 605131
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ LUCA BIANCOFIORE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikro akışkanlar, İnce filmler, Microfluidics, Thin films
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın temel amacı, buharlaşan bir sıvı filmin uzaysal-zamansal özelliklerinin atalet, hidrostatik basınç, termokapiller etkiler, buhar geri tepmesi ve bir gazın verdiği kesme gerilmesi etkisi altında incelenmesidir. Kesme gazının etkileri, ara yüz boyunca uygulanan sabit bir kesme gerilmesinin etkisini modelleyen sabit bir kesme sabiti sayısı eklenmesiyle dahil edilir. Uzun dalga teorisi, önceki tüm etkileri hesaba katan bir arayüz gelişim denklemini türetmek için kullanılır ve bu denklem daha sonra farklı parametre kombinasyonları için filmin doğrusal stabilite özelliklerini analiz etmek için kullanılır. İlk önce kararlı/ kararsız parametre setlerini belirlemek için bir zamansal analiz yapılır, ardından mutlak / konvektif stabilite alanlarını ayırt etmek için uzamsal zamansal analiz yapılır. Kesme sabitinin, baz akışının mevcut ataletine bir modifiye edici görevi gördüğü ve bu nedenle sabit baz durumunda bozulma büyüme oranlarını değiştirmediği, ancak faz hızları üzerinde güçlü bir etkisi olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, termal kararsızlıkların konvektif / mutlak geçişlerine neden olabilir. Ataletsiz dengesizlikler, yani H modu üzerindeki etkisine gelince, kesme sabitinin pozitif değerleri, büyümesini teşvik ederken, negatif olanları onu yeterince negative değerler için tamamen ortadan kaldırma noktasına kadar bastırır. Buharlaşmanın etkileri ile ilgili olarak, buharlaşma nedeniyle film yüksekliğindeki azalmanın, film boyunca bozulmaların baskılanmasını bastırdığı ve bu nedenle mutlak dengesizlikleri arttırdığı bulunmuştur. Arayüzün doğrusal olmayan gelişimini araştırmak için gelişim denklemi sayısal olarak çözülmüştür. İlk olarak, ara yüz evrimi, lineer zamansal kararlılık sonuçlarıyla ve ayrıca mevcut literatürle karşılaştırılarak doğrulama amacıyla bir periyodik alan üzerinde sonsuz küçük sapmalar için simüle edilir. Sayısal prosedür onaylandıktan sonra, arayüzün doğrusal olmayan gelişimi incelenir. Son olarak, kesme gazının film yırtılma yeri ve süresi üzerindeki etkisi incelenmiştir, kesme sabitinin yırtılma yeri ve zamanını güçlü bir şekilde etkileyebileceği, ancak minimum film yüksekliği sıfıra yaklaştıkça kendi kendine benzer yırtılma mekaniğini değiştirmeyeceği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The main purpose of this work is the investigation of the spatio-temporal characteristics of an evaporating liquid film under the influence of inertia, hydrostatic pressure, thermocapillary effects, vapor recoil, and shear stress imparted by a gas. The effects of the shearing gas are included via the introduction of a constant shear agent quantity modeling the effect of a constant shear stress applied along the liquid interface. Subsequently, long wave theory is used to derive an interface evolution equation accounting for all the previous effects which then is used to analyze the linear stability characteristics of the film for different parameter combinations. First a temporal analysis is performed to determine the stable/unstable parameter sets, followed by spatio-temporal analysis to differentiate the absolute/convective stability domains. It is demonstrated that the shear agent acts as a modifier to the base flow's existing inertia and therefore doesn't change perturbation growth rates in a stationary base flow, however it does have a strong effect on the phase speed. Therefore it can cause convective/absolute transitions of thermal instabilities. As for its effect on inertial instabilities, namely the H-mode, positive values of the shear agent promote its growth, while negative ones suppress it, to the point of completely eliminating it for sufficiently negative values. As for the effects of evaporation it is found that the reduction in film height due to evaporation suppresses the advection of perturbations through the film and therefore promotes absolute instabilities. In order to investigate the non-linear evolution of the interface, the evolution equation is solved numerically. Initially, the interface evolution is simulated for infinitesimal perturbations over a periodic domain for the purposes of validation by comparison to the linear temporal stability results, and also to existing literature. Once the numerical procedure is validated, the non-linear evolution of the interface is studied. Finally, the shear gas's effect on film rupture location and time are studied where it is found that the shear agent can strongly affect rupture location and time, but doesn't change the self-similar rupture mechanics as the minimum film height approaches zero.
Benzer Tezler
- Investigations into the evolution of heated liquid films
Isıtılan sıvı filmlerin evrimine ilişkin araştırmalar
OMAIR A. A. MOHAMED
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. LUCA BİANCOFİORE
- Orta Anadolu'daki sulak alanların zamansal-mekansal değişim analizi ve gelecek projeksiyonları
Spatotemporal change analysis and future projections of wetlands in Central Anatolia, Türkiye
HİLAL DAŞDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADALET DERVİŞOĞLU
- Tarım kaynaklı pestisitlerin SWAT ile havza ölçeğinde modellenmesi
Modeling agricultural pesticide pollution by SWAT model
FATMA NİHAN DOĞAN
Doktora
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT EKREM KARPUZCU
- Chronological, Magmatological and Geochemical Study of Post-Collisional Basaltic Volcanism in Central Anatolia and Its Spatio-Temporal Evolution
Orta Anadolu'daki Çarpışma Sonrası Bazaltik Volkanizmanın Kronolojik, Magmatolojik ve Jeokimyasal İncelenmesi, Zamansal ve Mekansal Evrimi
GÜLLÜ DENİZ KÜLAHCI
Doktora
İngilizce
2015
Jeoloji MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABİDİN TEMEL
PROF. DR. ALAIN GOURGAUD
- Hybrid mssa-geostatistical approach to spatio-temporalinterpolation of meteorological variables:the case of the meric-ergene basin
Meteorolojik değişkenlerin uzamsal-zamansalenterpolasyonuna hibrit mssa-jeoistatiksel yaklaşım:meriç-ergene havzası örneği
EMEL ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KASIM KOÇAK