Geri Dön

Dynamics of axisymmetric drops impacting onto heterogeneous surfaces

Heterojen yüzeylere çarpan aksisimetrik damlaların dinamiği

  1. Tez No: 784627
  2. Yazar: ATALAY SEÇER
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT CEYHAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 88

Özet

Bir damlacığın yüzeye çarptığı durum, yüzeyin özellikleri ve damlacığın akış koşullarına bağlıdır. Damlacık yüzeye tutunabilir, geri tepebilir, çarparak dağılabilir vb. Pürüzsüz yüzeylerde yapılan araştırmalara kıyasla, yüzey pürüzlülüğü ve kimyasal bileşimin damlacıkların çarpışması üzerindeki etkileri hakkında sınırlı araştırma yapılmıştır. Modelimiz, hareket için Navier-Stokes denklemlerini faz alanını izlemek için Cahn-Hilliard denklemiyle birleştirerek heterojen yüzeyler üzerinde damlacıkların aksismetrik hareketini simüle etmek için iki fazlı akışı kullanır. Problemi sonlu eleman çözücüsü (FEM) ile integre ediyoruz. Bunu yapmak için, basınç bileşenleri için parçalı doğrusal, P1, ve hız, faz alanı ile kimyasal potansiyel için parçalı ikinci dereceden, P2, üçgenimsi elemanlar kullanıyoruz. Bilinen interpolasyon tiplerinin yanı sıra sıvılar için yeni bir ikinci dereceden interpolasyon öneriyoruz. Başlangıç noktası olarak, düz ve kimyasal olarak homojen yüzeylere çarpan damlacıkların etkisini inceleyerek, bulgularımızı deneysel sonuçlarla karşılaştırarak çözücümüzü doğruluyoruz. Darbe sonrası maksimum yayılma çapın d_max ile nasıl ölçeklendiğini ve homojen enerji yüzeyleri üzerinde nasıl değiştiğini gösteriyor ve literatürle karşılaştırıyoruz. Weber, Reynolds, Cahn, Kılcallık, Peclet sayıları ve yoğunluk ile viskozite farkları, yüzeyler üzerindeki sonucu belirler, ancak yüzey enerjisini manipüle ederek, diğer parametreler sabit tutulsa bile, çarpan damlacıkların deformasyonunu kontrol etmek mümkündür. Islanabilirlik modeli tasarladık, pürüzlülük ekledik ve çarpan bir damlanının kaderini değiştirebileceğimizi gözlemledik.

Özet (Çeviri)

The way a droplet behaves when it lands on a surface depends on the characteristics of the surface and the flow conditions of the droplet. It can deposit, rebound, splash, etc. There is delimited research on how surface roughness and chemical composition affect the deformation of droplets upon impact, in comparison to the studies done on smooth surfaces. Our model uses two-phase flow to simulate the axisymmetric motion of droplets over surfaces with heterogeneities by combining the Navier-Stokes equations for motion with the Cahn-Hilliard equation for tracking the phase-field. We integrate the problem with a finite element solver (FEM). To accomplish this, we use piecewise linear, P1, triangular finite elements for the pressure components, and piecewise quadratic, P2, for the velocity, phase field and chemical potential, in order to integrate the governing equations. We not only discuss the interpolation types of viscosity and phase field but also suggest a new quadratic interpolant for fluids. As a starting point, we examine the effect of droplets impacting onto smooth and chemically uniform surfaces, and compare our findings with experimental results to validate our solver. We show how the maximum spreading diameter, d_max, after impact scales over uniform energy surfaces and compare with the literature. Dimensionless parameters Weber, Reynolds, Cahn, Capillary, Peclet numbers and density with viscosity contrasts decide the outcome on the surfaces, however, by manipulating surface energy, it is possible to control the deformation of impacting droplets, even when other parameters are held constant. We designed a wettability pattern, added roughness and observe we could change the fate of an impacting drop.

Benzer Tezler

  1. Direkt püskürtmeli bir dizel motorunda hava ve damlacık hareketlerinin modellenmesi

    Modelling of in-cylinder air and motions of droplets in a direct-injection diesel engine

    HALUK ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. BEHÇET SAFGÖNÜL

  2. Combined effects of surfactant and viscoelasticity on drop dynamics

    Yüzey aktif maddesi ve viskoelastisitenin damacık dinamiğine üzerindeki kombine etkileri

    MOHAMMAD NABIZADEHMASHHADTOROGHI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN MURADOĞLU

  3. Numerical investigation of the effects of baffle geometry and number on the flow structure and acoustics in a gun suppressor

    Bir silah susturucusunda perde geometrisi ve sayısının akış yapısı ve akustik üzerindeki etkilerinin sayısal incelenmesi

    EZEDIN AYALIEW YIMAM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Makine MühendisliğiKırıkkale Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TOLGA DEMİRCAN

  4. Numerical investigation of circulating fluidized bed riser hydrodynamics for concentrating solar thermal receiver applications

    Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi alıcısı uygulamaları için sirkülasyonlu akışkan yatağın hidrodinamiğinin sayısal incelenmesi

    SERHAT BİLYAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER TARI

  5. Üniversal motorun sonlu elemanlar yöntemi ile magnetik alan incelemesi

    Magnetic field analysis of an universal motor buy finite elements method

    MEHMET CÜNEYT ÖNCÜOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. R. NEJAT TUNÇAY