Geri Dön

Numerical study on the dispersion and deposition of particles in evaporating sessile droplets

Buharlaşan sapsız damlacıklarda parçacıkların dağılması ve birikmesi üzerine sayısal çalışma

  1. Tez No: 763239
  2. Yazar: ALİ KEREM ERDEM
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. LUCA BIANCOFIORE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 134

Özet

Dağılmış parçacıklar içeren buharlaşan sapsız damlacıklar kaplama, baskı ve biyomedikal uygulamalarda kullanılır. Bu problemin modellenmesi zorlu bir süreçtir, bu nedenle literatürde farklı varsayımlar kullanılmaktadır. Damlacık için hem sabitlenmiş hem de hareketli temas hattı rejimlerini kapsayan bir modele sahip olmak önemlidir, böylece tüm buharlaşma süreci ve birikme profili anlaşılabilir. Bu nedenle, bu çalışmada, temas hattı önce sabitlenmiş ve sonra hareket eden iki boyutlu simetrik ince buharlaşan sapsız damlacıkları simüle etmek için sayısal ve matematiksel bir model türetildi. Bu model, literatürdeki farklı modellerin yağlama teorisi ve hızlı dikey difüzyon varsayımı yardımıyla birleştirilmesiyle elde edildi. Bu model, damlacık yüzey yüksekliğinin zamanla değişimini, temas hattı dinamiklerini, parçacık dağılımını ve birikimini içerir. Sayısal çözümde sonlu farklar yöntemi kullanıldı. Literatürde yer alan sabitlenmiş ve hareketli temas hatları içeren vakalar bu çalışmada geliştirilen farklı sayısal algoritmalar ile ayrı ayrı çözüldü ve bu algoritmalar birleştirildi. Bu yeni algoritma, önce sabitlenmiş temas hattı rejiminde bir matematiksel modeli çözer. Temas açısı tanımlanan sınırın altına düştüğünde, algoritmanın ikinci kısmı, toplam parçacık kütlesinin yüzde 95'i birikene kadar hareketli temas hattı rejimindeki matematiksel modeli çözer. Geliştirilen algoritma ile parametrik bir çalışma yapıldı. Bir dizi parametre tanımlandı ve etkilerini görmek için seçilen parametreler değiştirildi. Marangoni sayısı ve Kapiler sayısının artmasının merkeze yakın parçacık birikimini arttırdığı gözlemlendi. Azalan buharlaşma sayısı ve artan Damkohler sayısı, daha düzgün parçacık birikimi ile sonuçlandı.

Özet (Çeviri)

Evaporating sessile droplets including dispersed particles are utilized in the coating, printing, and biomedical applications. Modeling this problem is a challenging process, therefore different assumptions are used in the literature. It is important to have a model which covers both pinned and moving contact line regimes for the droplet, thus whole evaporation process and deposition profile can be understood. Therefore, in this work, a numerical and mathematical model is derived to simulate two-dimensional symmetric thin evaporating sessile droplets whose contact line is firstly pinned and then moving. This model is derived by combining different models in literature with the help of lubrication theory and rapid vertical diffusion assumption. This model includes a temporal change in the droplet's surface height, contact line dynamics, particle dispersion, and deposition. The finite difference method is used in the numerical solution. Cases including pinned and moving contact lines in the literature are solved separately by different numerical algorithms developed in this work and these algorithms were combined. This new algorithm first solves a mathematical model in the pinned contact line regime. When the contact angle goes below the defined limit, the second part of the algorithm solves the mathematical model in the moving contact line regime until 95 percent of the total particle mass is deposited. A parametric study has been done with the developed algorithm. A set of parameters is defined and chosen parameters are changed to see their effects. It is observed that increasing the Marangoni number and Capillary number, increased particle accumulation near the center. Decreasing evaporation number and increasing Damkohler number result in more uniform particle deposition.

Benzer Tezler

  1. Püskürtmeli dondurarak kurutma metodunun matematiksel modellenmesi

    Mathematical modelling of spray freeze drying method

    DENİZ UĞURLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU

  2. Chernobyl nükleer reaktör kazasının çay üzerine etkisi

    Başlık çevirisi yok

    B.LEVENT SİPAHİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1988

    Çevre MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADİL GEDİKOĞLU

  3. 3-D velocity structure of the gulf of Izmir (Western Turkey) by using traveltime tomography

    İzmir körfezi'nin seyahat zamanı tomografisi ile 3-B hız modelinin elde edilmesi

    ZEHRA ALTAN SAĞLAM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NESLİHAN OCAKOĞLU GÖKAŞAN

  4. A 2D oil spill model using radial basis function collocation method

    Radyal bazlı fonksiyon kollakasyon yöntemi ile iki boyutlu petrol yayılımı modeli

    TUNAY ÇARPAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Mühendislik BilimleriBoğaziçi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN BÖREKÇİ

  5. Preparation of Ni doped Cu2O materials via electrochemical deposition method and its photoelectrocatalytic application

    Elektrokimyasal depozisyon yöntemi ile Ni katkılı Cu2O malzemelerinin hazırlanması ve fotoelektrotokatalitik uygulaması

    NASHMEEL HAMAD ALI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    KimyaBingöl Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM YASİN ERDOĞAN