Numerical and experimental investigation of the effect of channel geometry on cavity formation in microfluidic channels
Mikro kanallarda kanal geometrisinin kavitasyon oluşumu üzerindeki etkisinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 632928
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE YEGAN ERDEM, DOÇ. DR. LEVENT ÜNLÜSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- 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
Düşük basınçlı bölgelerdeki kavitasyon oluşumu, akışkanlar mekaniğinde kaotik bir bozulmaya sebep olmaktadır. Karmaşık doğası sebebiyle bu tarz çok fazlı akış modellemeleri hem zaman hem de bilgisayar gücü olarak pahalı olmaktadır. Bu modelleme çalışmalarının OpenFOAM gibi açık kaynaklı yazılımlar ile yapılması ise hem lisans maliyetini düşürmekte hem de, içerisinde kolayca değişiklik yapılmasına izin vermektedir. Bu kapsamda yapılan tez çalışmasında, OpenFOAM yazılımı kullanılarak, kavitasyon oluşabilecek farklı geometriler incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar hem literatür hem de, yapılan deneyler ile karşılaştırılmıştır. Çipler yumuşak fotolitografi ile üretilmiş ve florans parçacıklar ile karıştılan akış florans mikroskobu ile görüntülenmiştir. Sonuçlar OpenFOAM'un bu tip bir modellemeyi yapabildiğini göstermiştir. Kanal çapının arttırılmasının, baloncuk oluşumunu sağlayan basınç düşüşünü azaltmaktadır. Aynı zamanda kanal çapının düşürülmesinin ise sürtünme ve viskoz kuvvetlerin baskın hale gelmesine sebep olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, mikro kanallarda farklı geometrilerde incelenen kavitasyon oluşumu başarılı bir şekilde gözlemlenmiş ve deneyler ile doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Cavitation formation in low pressure regions of a flow is a chaotic distortion in fluid mechanics. Due to the complicated nature of multiphase flows, its modelling is expensive in terms of time and computational power. Opensource softwares such as OpenFOAM reduce license expenses and provide a developer friendly environment to simulate these types of complicated flows. In this thesis, by using OpenFoam software, several different geometries that cause cavitation are investigated. Presented results are compared with both literature and supported by experimental results. Experiments are carried out in microfluidic chips that are fabricated with soft lithography technique; fluorescent particles were introduced in the flow and cavity formation was observed under a fluorescent camera. Results showed that, OpenFOAM is well capable of predicting the cavitation formation in small scales. It was observed that increasing channel width reduces the pressure difference causing bubbles to form in higher input pressures. It was also seen that decreasing the channel width causes friction and viscous forces to dominate and reduce the velocity of fluid preventing the cavitation to form. Overall the modelling of cavity formation in microchannels with varying width and cross sectional profile were successfully accomplished and results were verified with experiments.
Benzer Tezler
- Farklı akış alanı tasarımlarının yakıt pili performansına etkisinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of different flow field design on fuel cell performance
KADİR GELİŞ
Doktora
Türkçe
2019
EnerjiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM ŞAHİN
DOÇ. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN YURTCAN
- Farklı tipteki köprü ayaklarının akım üzerine etkisinin deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of different types of bridge piers on flow
GÖKNUR ELİF YARBAŞI KAYHANLAR
Doktora
Türkçe
2026
İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPASLAN YARAR
- Serpantin tip minikanallı bir ısı alıcısında bypass akışın ısıl performans üzerindeki etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of bypass flow on thermal performance in a serpentine type minichannel heat sink
BAHADIR GEMİCİOĞLU
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TOLGA DEMİRCAN
- Experimental and numerical investigation of flow structure through a corrugated channel
Boğumlu kanallardaki akış yapısının deneysel ve sayısal incelenmesi
EFE ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ESRA SORGÜVEN ÖNER
- Çukur yapıların yüzey sürtünme direncine olan etkilerinin hesaplamalı ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and computational investigation of the effect of dimpled surfaces on skin friction reduction
YASİN KAAN İLTER
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL