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: Belirtilmemiş.
- 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: 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
- 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
- Combined effects of surfactant and viscoelasticity on drop dynamics
Yüzey aktif maddesi ve viskoelastisitenin damacık dinamiğine üzerindeki kombine etkileri
MOHAMMAD NABIZADEHMASHHADTOROGHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN MURADOĞLU
- 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
2022
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TOLGA DEMİRCAN
- 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
2015
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER TARI
- 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
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. R. NEJAT TUNÇAY