Süperhidrofobik yüzeylerde makro kanalların sürükleme kuvveti üzerindeki etkisi
Effect of macrochannels on drag force for superhydrophobic surfaces
- Tez No: 826570
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN KARABAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, doğadan esinlenerek oluşturulan süperhidrofobik yüzeylerin potansiyel yeniliklerini keşfetmek amacıyla birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmalar arasında, kir tutmayan yüzeylerden deniz araçlarının sürükleme kuvvetini azaltmaya kadar çeşitli Ar-Ge faaliyetleri bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, süperhidrofobik kaplamanın sürükleme kuvveti üzerindeki etkisi, düşük Reynolds sayılı akış koşullarında, yani viskoz kuvvetlerin dominant olduğu durumlarda deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, döndürülmüş NACA 0012 profiline sahip bir numune tasarlanmıştır. Numune üzerinde, akışa göre farklı yön ve mesafelere sahip makro (milimetre ölçeğinde) kanallar oluşturulmuştur. Numune üzerine kanallar açıldıktan sonra süperhidrofobik bir boya ile kaplanmıştır. Kaplı numuneler, gliserin dolu dikey bir tank içerisinde serbest düşüş hareketi gerçekleştirilerek gözlemlenmiştir. Bu gözlemler, numunenin serbest düşüş hareketi sırasında alınan video kaydıyla sayısallaştırılmıştır. Deneylerde, numunelerin serbest düşüşü başlangıç hızı olmadan gerçekleştirilmiştir. Numuneler serbest düşüş sırasında limite ulaşmış ve bu hızlar referans alınmıştır. Numunenin ağırlığı değiştirilerek farklı limit hızları elde edilmiştir. Bu hızlar 0.015 m/s ile 1.21 m/s aralığında değişmiştir. Bu hızlara karşılık gelen Reynolds sayısı ise 0.5 ile 8 arasında olmuştur. Ayrıca, süperhidrofobik deney numunesi üzerinde makro kanallar oluşturularak ve hibrit bir yüzey elde edilerek, bu durumun sürükleme katsayısına etkisi incelenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, süperhidrofobik yüzeylerle birlikte makro kanalların sürükleme kuvvetini %26 oranında azalttığını göstermektedir. Ancak, hibrit yüzeylerin olduğu akışlarda, oluşturulan hidrofilik şeritlerin akışa dik yönde olması sürükleme katsayısını olumsuz etkileyerek sürükleme azaltma değerini düşürmektedir. Sonuç olarak, makro kanallar ile desteklenmiş süperhidrofobik yüzeyler, farklı endüstriyel uygulamalarda sürükleme kuvvetini azaltmak için potansiyel sunmaktadır ancak sürükleme kuvvetinin iyileştirilmesinin uygulama özelinde değerlendirilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In recent years, numerous studies have been conducted to explore the potential innovations that can be achieved through superhydrophobic surfaces inspired by nature. These studies encompass a wide range of R&D activities, from creating self-cleaning surfaces to reducing drag forces in marine vehicles. In this thesis, the impact of superhydrophobic coating on drag force is experimentally investigated under low Reynolds number flow conditions, where viscous forces dominate over inertial forces. To this purpose, a specimen with a rotated NACA 0012 profile is designed. Macro-scale channels, varying in direction and distance relative to the flow, are created on the specimen. After the channels are formed, the specimen is coated with a superhydrophobic paint. Coated specimens are then observed during free-fall motion in a vertical tank filled with glycerin. These observations are digitized using video processing techniques. In the experiments, the free-fall motion of the specimens are conducted without an initial velocity. The specimens reach a limiting velocity during free fall, which is taken as the reference velocity. By increasing the weight of the sample, different limiting velocities are obtained. These velocities range from 0.015 m/s to 1.21 m/s, corresponding to Reynolds numbers between 0.5 and 8. Additionally, the effect of creating macro channels and achieving a hybrid surface by combining them with the superhydrophobic specimen is examined in terms of drag coefficient. The experimental results indicate that superhydrophobic surfaces along with macro channels reduce drag force by 26%. However, in flows involving hybrid surfaces, where hydrophilic stripes are aligned perpendicular to the flow, the drag coefficient is adversely affected, resulting in a decrease in drag reduction. Consequently, it is concluded that the improvement of drag force needs to be evaluated in the context of specific applications.
Benzer Tezler
- Kağıt mikroyapısının transfer edilmesiyle yüksek dayanımlı süperhidrofobik kaplamaların üretilmesi
Fabrication of highly robust superhydrophobic coatings by transferring the microstructure of paper
NUSRET ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
- Lazerle işlenen 316L çelik alaşım yüzeyinin ıslanabilirlik davranışının incelenmesi
Investigation of wettability behaviour of laser textured 316L steel alloy surface
DAMLA MERAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriKocaeli ÜniversitesiElektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BELGİN GENÇ ÖZTOPRAK
- Design and engineering of slippery liquid-infused porous surfaces by LbL technique for icephobic surfaces and hydrodynamic cavitation
Buzfobik yüzeyler ve hidrodinamik kavitasyon için LbL tekniği ile kaygan sıvı doldurulmuş gözenekli yüzeylerin tasarımı ve mühendisliği
ARAZ SHEIBANI AGHDAM
Doktora
İngilizce
2020
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ
- Mikro desenli süperhidrofobik yüzeylerde yüzey pürüzlülüğü ile su temas açısı ilişkisi
Relationship between surface roughness and water contact angles on micro patterned superhydrophobic surfaces
CAHİDE ELİF ÖZEN CANSOY
Doktora
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. YILDIRIM ERBİL
- Farklı metalik yüzeylerde süperhidrofobik yapı geliştirilmesi ve dayanıklılığı etkileyen parametrelerin incelenmesi
Development of superhydrophobic structure on different metallic surfaces and investigation of parameters effecting durability
ÇİĞDEM OVACI BEJİ
Doktora
Türkçe
2026
Kimya MühendisliğiTrakya ÜniversitesiUygulamalı Bilimler ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLHAN ÜRKMEZ TAŞKIN