Analytical and numerical ınvestigation of a droplet evaporation in convective environments
Konvektif ortamlarda damlacik buharlaşmasinin analitik ve sayisal olarak incelenmesi
- Tez No: 836638
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN MURADOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Stefan akışının önemi, konvektif ortamlarda buharlaşan damlacıkların davranışı üzerindeki etkisinde yatmaktadır; özellikle püskürtmeli yanmayla ilgili olan ve yakıt damlacıklarının yüksek sıcaklıkta buharlaşmasını içeren senaryolarda. Bu fenomeni hem sayısal hem de analitik açılardan incelemekteyiz. Bir eksensel simetrik çok fazlı front-tracking yöntemi kullanarak, konvektif ortamlarda deformasyona uğrayan bir damlacığın buharlaşmasını simüle etmekteyiz ve damlacık üzerindeki yerel Sherwood sayısını Re=200'e kadar hesaplıyoruz. Benzer şekilde, bir katı küre için sharp-interface immersed boundary yöntemi kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirimiştir. Yerel buharlaşma hızına maruz kalan bir katı küre üzerinde laminar boundary layer çözümüne dayalı yeni bir analitik model geliştirilmiştir. Sonuçlar, yaygın olarak püskürtmeli yanma simülasyonlarında kullanılan mevcut buharlaşma modeller, ve de yeni modelle karşılaştırılmıştır. Yüksek buharlaşma hızlarında, boundary layer tabanlı modeller, yerel Sherwood sayısını sadece ayrılma noktasına kadar doğru bir şekilde tahmin edebilirler. Ancak, bu modellerden elde edilen sonuçların wake bölgesi için genelleştirilmesi ciddi bir hataya yol açabilir. Bu bölge için yeni bir düzeltme faktörünün geliştirilmesi gerektiğinin önemini öne sürmekteyiz.
Özet (Çeviri)
The significance of Stefan flow lies in its impact on the behaviour of evaporating droplets in convective environments, particularly in scenarios involving high-temperature evaporation of fuel droplets relevant to spray combustion. We examine this phenomenon from both numerical and analytical perspectives. An axisymmetric multiphase front-tracking method is utilized to simulate the evaporation of a deformable droplet in a convective environment, and the local Sherwood number is computed on the droplet for the Reynolds number up to 200. Simulations are also performed for a solid sphere using a sharp-interface immersed boundary method. A novel analytical model is derived based on the solution of the laminar boundary layer on a sphere subjected to local evaporation velocity. The results are compared with the existing evaporation models widely used in spray combustion simulations as well as the new model. We demonstrate that at high evaporation rates, the boundary layer-based models can accurately predict the local Sherwood number only until the separation point. However, the generalization of these models for the wake region result is a considerable error. It is argued that for this region a new correction factor should be derived.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of single and multiple droplet interactions with high-temperature surfaces
Yüksek sıcaklığa sahip yüzeylerde tek ve çoklu damlacık etkileşimlerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
AHMET GÜLTEKİN
Doktora
İngilizce
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- An investigation into hydrophobic micro-textured surfaces on heat transfer and surface wetting phenomenon during vapor condensation
Hidrofobik mikro-talaşlanmış yüzeylerde buhar yoğuşmasında oluşan ısı transferi ve yüzey ıslanma olgusunun incelenmesi
THAMER KHALIF SALEM SALEM
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
DR. METE BUDAKLI
- Numerical simulation of multiphase flows under electrohydrodynamics effects
Elektrohidrodinamik etkiler altında çok fazlı akımların sayısal simülasyonu
AMIN RAHMAT
Doktora
İngilizce
2017
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILDIZ
- Nemli havadaki su buharı yoğuşmasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of water vapour condensation from humid air
CİHAT GÜNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FERİDUN ÖZGÜÇ
- Dikey ip üzerinde damlacıklı akışın oluşturulması ve incelenmesi
Formation and investigation of droplet flow on a vertical string surface
BORA DOĞAN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL TEKE