Investigations on nanoscale wetting, fluid transport, and droplet evaporation at nanostructured surfaces by molecular dynamics simulations
Nanoyapılı yüzeylerde moleküler dinamik simülasyonları ile nano ölçekli ıslanma, akışkan taşınması ve damlacık buharlaşmasının incelenmesi
- Tez No: 684215
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT BARIŞIK, DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Energy, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Modeller-moleküler, Models-molecular
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Devrim niteliğindeki birçok uygulamada sıvı davranışını belirlemek için nano ölçekte katı-sıvı etkileşimlerini anlamaya önemli bir ihtiyaç vardır. Spesifik olarak, nano ölçekli yüzey ıslanması, nano ölçekli sıvı taşınımı ve nano ölçekli ısı transferi, bilimsel ve endüstriyel uygulamalarda en çok aranan konular arasındadır. Bu tez, nano ölçekli yüzey yapılarını kullanarak ıslanma, sıvı akışı ve ısı transferinin karakterizasyonu ve olası kontrolüne odaklanmaktadır. İlk olarak, temas açısı histerezisini çözmek için nano yapılı bir yüzey üzerindeki ıslanma davranışı incelenmiştir. Damlacık, yüzey pürüzlerinden temas çizgisinin çivilenmesi (pinning) nedeniyle denge değerinden önemli ölçüde farklı bir temas açısı ile yarı kararlı bir durumda stabilize olduğu bulunmuştur. Damlacık sabitlendiğinde damlacık boyutunun artmasıyla temas açısının doğrusal olarak arttığı bulunmuştur. Ancak, yüzey yapı boyutu damlacık boyutuna kıyasla ihmal edilebilir hale geldiğinde bu çivilenme etkileri ihmal edilebilir hale gelir ve temas açısı karşılık gelen yüzeyin denge değerine ulaşır. İkinci olarak, akışkan taşınma davranışını belirlemek için nano yapılı nanokanallardaki sıvı akışı incelenmiştir. Pürüzsüz bir yüzey üzerindeki kayma sınır koşulu, ıslanma açısı ile ilişkiliyken, nano yapılı bir kanalda taşınma, ilgili yüzey yapısının ıslanma durumundan çoğunlukla bağımsız kalmıştır. Son olarak nano desenli yüzeyler üzerinde damlacık buharlaşması incelenmiştir. Damlacık sıcaklığı Leidenfrost noktasına ulaştığında, ara yüzey ısıl direncinde ani bir artış gözlemlenmiştir ve bu da damlacığın ısı transferini önemli ölçüde azaltmıştır. Yüzey yapısının boyutunun artması, Leidenfrost noktasını daha yüksek yüzey sıcaklıklarına itmektedir. Mevcut sonuçlar mühendislik ve uygulamalı bilimlerdeki çeşitli disiplinlere katkıda bulunmaktadır.
Özet (Çeviri)
There is a significant need to understand solid-liquid interactions at nanoscale to determine the fluid behavior in several revolutionary applications. Specifically, nanoscale surface wetting, nanoscale liquid transport, and nanoscale heat transfer are the most sought-after subjects in recent scientific and industrial applications. This thesis focuses on characterization and possible control of wetting, fluid flow, and heat transfer using nanoscale surface structures. First, wetting behavior on a nanostructured surface was studied to resolve contact angle hysteresis. The droplet was found stabilized at a metastable state with a contact angle significantly different from its equilibrium value due to contact line pinning from the surface asperities. The contact angle was found to increase linearly by increasing droplet size when the droplet is pinned. However, these pinning effects become negligible, and the contact angle reaches the equilibrium value of the corresponding surface when the surface structure size becomes negligible compared to droplet size. Second, fluid flow in nanostructured nanochannels was studied to determine the transport behavior. While the slip boundary condition on a smooth surface correlated with the wetting angle, transport in a nanostructured channel remained mostly independent from wetting condition of the corresponding surface structure. Lastly, droplet evaporation over nanopatterned surfaces was investigated. When the droplet temperature reached the Leidenfrost point, a sudden increase in the interface thermal resistance was observed, which significantly decreased the heat transfer to the droplet. Increasing the size of the surface structure pushed the Leidenfrost point to higher surface temperatures. Current results contribute to various disciplines in engineering and applied sciences.
Benzer Tezler
- Molecular dynamics studies on manipulation of surface wetting using nanoscale surface structures
Nano ölçekli yüzey yapıları kullanarak yüzey ıslatma manipülasyonu üzerine moleküler dinamik çalışmaları
HÜSEYİN GÖKBERK ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BARIŞIK
- Investigation of nanosecond and femtosecond pulsed laser deposition and application of some metal nanoparticle films
Başlık çevirisi yok
INAM MİRZA
Doktora
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiUnıversıty Of Dublın (trınıty College)PROF. JAMES GERARD LUNNEY
- 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
- Investigation of calcium carbonate nano dispersion preparation
Nano dispersiyon kalsiyum karbonat üretiminin incelenmesi
ELİF DORUM EVSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DEMİRCİOĞLU
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı