Spray formation under the effect of micro scale cavitation and its biomedical applications
Mikro ölçekli kavitasyon etkisi altında sprey oluşumu ve biyomedikal uygulamaları
- Tez No: 658434
- Danışmanlar: Prof. Dr. ALİ KOŞAR, Dr. MORTEZA GHORBANI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
Hidrodinamik kavitasyon, basıncın buhar doyma basıncının altına indirilmesi nedeniyle akış içinde kabarcıkların oluşması, büyümesi ve kabarcıkların şiddetli şekilde çökerek büyük bir enerjinin açığa çıkması ile karakterize edilir. Kabarcıkların çökmesiyle oluşan oluşan bu enerji, yüzey temizleme, ısı transferini iyileştirme, gıda endüstrisi, atık su arıtma ve kimyasal reaksiyonlar gibi farklı alanlarda kapsamlı bir şekilde incelenir ve uygulanır. Nozül içindeki hidrodinamik kavitasyonun, ortaya çıkan spreyin atomizasyon özelliklerini geliştirdiği deneysel olarak kanıtlanmıştır. Bu çalışmada, iç çapı 0.9 mm olan şeffaf silindirik bir nozül içindeki kavitasyonlu akışlar görselleştirilmiş ve ortaya çıkan spreylerin atomizasyon özelliklerine kavitasyonun etkisi araştırılmıştır. Geliştirdiğimiz bir kod ile görüntü işlemeyi kullanarak, kavitasyonun sprey özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışma sıvısını su yerine poli(vinil alkol) mikro kabarcıklar (PVA MB'ler) süspansiyonu kullanarak ve nozülün iç duvarını pürüzlendirerek, kavitasyon başlangıcı için gerekli enjeksiyon basıncı azaltabilmiştir. Ayrıca, ortaya çıkan jetin atomizasyon özellikleri önemli ölçüde geliştirilmiştir. İdrar taşlarının ve kanser dokularının tedavisi için kavitasyon kabarcıklarının çökmesi sırasında açığa çıkan enerjiden yararlanmak için bir kavitasyon sondası barındıran bir sistoskop tasarlanmış ve üretilmiştir. Geliştirilen biyomedikal cihaz, hassas bölgeyi bulmak ve kavitasyon akışını uygulamak için yeni bir kontrol sistemi kullanmıştır. In vitro deneyler, cihazın kanser dokularını tespit etme ve tahrip etme konusunda yüksek bir kapasiteye sahip olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Hydrodynamic cavitation is characterized by the formation of bubbles inside the flow due to local reduction of pressure below the vapor saturation pressure, growth, and violent collapse of bubbles leading to a huge amount of released energy. This energy is extensively studied and implemented in different fields, namely, surface cleaning, heat transfer enhancement, food industry, wastewater treatment, and chemical reactions. It is experimentally proven that hydrodynamic cavitation inside the nozzle enhances the atomization characteristics of the emerging spray. In this study, cavitating flows inside a transparent cylindrical nozzle with an inner diameter of 0.9 mm were visualized, and the effect of cavitation on atomization characteristics of emerging sprays was investigated by processing the captured images using a developed in-house code, the effect of cavitation on spray characteristics was investigated. By changing the working fluid from water to poly(vinyl alcohol) microbubbles (PVA MBs) suspension and roughening the inner wall of the nozzle, we were able to reduce the required injection pressure for cavitation inception. Moreover, the atomization characteristics of the emerging jet was enhanced considerably. A cystoscope, which houses a cavitation probe to exploit the energy released during cavitation bubble collapse for the treatment of urinary stones and cancer tissues, was designed and fabricated. The developed biomedical device utilizes a novel control system to locate the precise region and apply the cavitating flow. In vitro experiments showed that the device possesses a high capability of locating and ablating cancer tissues.
Benzer Tezler
- Microscale cavitating flow patterns and spray characteristics with applications
Mikro boyutlu kavitasyon akış modelleri ve sprey özellikleri ile uygulamaları
MORTEZA GHORBANI
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KOŞAR
- An investigation into hydrophobic micro-textured surfaces on heat transfer and surface wetting phenomenon during vapor condensation
Hidrofobik mikro-talaşlanmış yüzeylerde buhar yoğuşmasında oluşan ısı transferi ve yüzey ıslanma olgusunun incelenmesi
THAMER KHALIF SALEM SALEM
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
DR. METE BUDAKLI
- Kozmetik endüstrisinde kullanılan bazı polimerlerin nano ölçekli yapı özellik ilişkilerinin araştırılması
Investigation of nano scale structure property relationships of some polymers used in cosmetic industry
PINAR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA İDE
- Ultrasonik sprey piroliz ve hidrojen redüksiyonu yöntemi ile (USP ? HR) nano yapılı gümüş ? bakır alaşım partiküllerinin üretimi
Production nanostructured silver - copper (Ag?Cu) alloy particles via ultrasonic spray pyrolysis and hydrogen reduction(USP-HR)
MÜNEVVER KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN