Dynamics of axisymmetric drops impacting onto heterogeneous surfaces
Heterojen yüzeylere çarpan aksisimetrik damlaların dinamiği
- Tez No: 784627
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT CEYHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Islanabilirlik, Mikro akışkanlar, Pürüzlülük, Sayısal akışkanlar dinamiği, Sonlu elemanlar yöntemi, Wettability, Microfluidics, Roughness, Computational fluids dynamic, Finite element method
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- New algorithms and techniques for microprocessor-controlled PWM induction drives
Başlık çevirisi yok
OSMAN KÜKRER
Doktora
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. BÜLENT ERTAN
- Katı yakıtların akışkan yatakta yakılması ve katı miktarının yatak yüksekliğine etkisi
Combustion of solid fuels in the fkuidized beds and the effects of solid quantity to the height of bed
KAMİL BEKİR KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ YÜCEL UYAREL
- Deprem etkisindeki yapılarda dinamik yöntemlerle üç boyutta form araştırması
Başlık çevirisi yok
MEHMET EMİN TUNA
Doktora
Türkçe
1985
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSNÜ CAN
- Dinamik programlama yöntemi ve Bursa'daki bir işletmeye uygulanması
Başlık çevirisi yok
HAYRETTİN KEMAL SEZEN