Investigation of droplet breakup in active-grid generated anisotropic turbulent flow
Aktif ızgara ile oluşturulan anizotropik türbülanslı akışta damla parçalanmasının incelenmesi
- Tez No: 982352
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gaz atomizasyonu, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Yakıt damlacıkları, İki fazlı akış, Gas atomization, Computational fluid dynamics (HAD), Fuel droplet, Two phase flow
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Damla parçalanma mekanizmaları, çeşitli mühendislik sistemlerinde kritik bir rol oynamakta olup, davranışları büyük ölçüde sürekli fazın parametrelerine, özellikle de hıza bağlıdır. Geleneksel çalışmalar, üniform akış koşulları altında Weber sayısı rejimlerine göre parçalanma modlarını tanımlasa da, türbülansın damla parçalanması üzerindeki etkisi hâlâ yeterince anlaşılmamıştır. Bu çalışma, türbülansın damla kararsızlığı üzerindeki etkisini araştırarak atomizasyon sürecine dair anlayışı derinleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu amaçla, kontrollü anizotropik türbülans oluşturmak üzere belirli oranlı bir nozül ile eşleştirilmiş, on bağımsız şafta ve kare kanatçıklara sahip aktif ızgara sistemi ve radyal fan içeren deneysel bir düzenek tasarlanmıştır. Yüksek hızlı görüntüleme ve sıcak telli anemometri ölçümleri aracılığıyla 7.200 damla ve yaklaşık 1 milyar sıcak tel verisi analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, aktif ızgara hareketinin damla parçalanma mekanizmalarını önemli ölçüde değiştirdiğini, özellikle de düşük Weber sayısı aralığında atomizasyondaki değişimlerin daha belirgin olduğunu göstermiştir. Görüntü işleme ile yapılan atomizasyon yoğunluğu analizleri bu etkileri doğrulamıştır. Ayrıca elde edilen bulgular, yerel türbülans yapılarının ve bunlara ait türbülans kinetik enerjisi ile dağılım hızı gibi özelliklerin damlaların kararsızlık ve parçalanma rejimleri üzerindeki etkilerini açıkça ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, mevcut modellerin güncellenmesinde ve aynı zamanda atomizasyon verimliliği yüksek sistemlerin tasarımında kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Droplet breakup mechanisms play a critical role in various engineering systems, with their behavior strongly dependent on continuous fluid parameters, particularly velocity. While traditional studies define breakup modes across Weber number regimes under uniform flow conditions, the influence of turbulence on droplet breakup remains poorly understood. This study investigates the effect of turbulence on droplet instability to enhance atomization understanding. An experimental setup was designed incorporating a radial fan and an active grid system with ten independent shafts and square winglets, coupled with a specific-ratio nozzle to generate controlled anisotropic turbulence. Through high-speed imaging and hotwire-anemometry measurements, 7,200 droplets were analyzed alongside nearly 1 billion hotwire measurements, which is equivalent to a total of 48 hours of hot-wire measurement campaign. Results demonstrated that active grid motion significantly altered droplet breakup mechanisms, particularly in lower Weber number ranges where atomization changes were most pronounced. Image processing quantification of atomization intensity confirmed these effects. These results also display the significant effects of the local turbulent structures and their statistical properties, such as turbulent kinetic energy and dissipation rate, on the instability and breakup regimes of the droplets. These results may be used to update existing models for more accurate prediction of turbulent breakup mechanisms and, at the same time, design of effective systems with increased atomization efficiency.
Benzer Tezler
- Bakır alaşımları esaslı anti-bakteriyel yüzey kaplamalarının üretimi ve karakterizasyonu
Anti-bacterial efficacy of wire arc sprayed copper alloy coatings against various pathogens
SAMİ ARDA KOCAMAN
Doktora
Türkçe
2022
Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Yıldırım boşalmaları ve etkinlik bölgelerinin incelenmesi
Investigation of lightning discharges and their effective ranges
ŞULE EMRE
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. MUZAFFER ÖZKAYA
- Investigation of atomization of droplets in turbulent flows
Başlık çevirisi yok
VELİ CAN COŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Investigation of the effect of hydrodynamics on the production of pickering emulsions in baffled stirred tanks
Pickering emulsiyonları üretimi için engelli karıştırmalı tanklarda hidrodinamiğin etkisinin incelenmesi
USMAN KAYODE ABDULRASAQ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ AYRANCI TANSIK
- Investigation of the effect of geometrical parameters of pressure swirl atomizer on the hollow cone spray
Basınçlı girdap tipi püskürtecin geometrik parametrelerinin sprey üzerindeki etkisinin araştırılması
TOLGA TOKGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH ULAŞ