Cfd investigation of the effect of spinneret geometry on the flow behavior of multiphase polymeric fluids
Spinneret geometrisinin çok fazlı akışkanların akış özellikleri üzerine etkilerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile incelenmesi
- Tez No: 392252
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU, DOÇ. DR. MEHMET YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nano veya mikro boyutta parçacık içeren polimerik fiberler, yaş çekim yöntemi adı verilen bir proses ile üretilebilmektedir. Bu proses esnasında, parçacık içeren polimer solüsyonu, spinneret (düze) adı verilen mikron boyutlarındaki deliklerden geçirilirken, yüksek kayma gerilimine maruz kalırlar. Polimer solüsyonu üzerine etki eden bu yüksek kayma gerilimi viskozite artışına sebep olur. Bu tez kapsamında, kayma kalınlaşması gösteren polimerik sıvıların akış özelliklerine etki eden parametreler incelenmiştir. Simülasyonlarda kullanılan akışkan, silika nanoparçacıklarının poli(etilenglikol) içerisinde dağıtılmasıyla hazırlanmış olup, hazırlanan bu numune, belirli bir kayma geriliminin altında kayma incelmesi gösterirken, o kayma geriliminin üzerinde ise kayma kalınlaşması göstermektedir. İncelenen parametreler: geometri (rezervuar derinliği, kanal uzunluğu, kısılma alanının genişliği, ve köşelerin yuvarlatılması), akış hızı (0.03-0.12 m/s). Simülasyonlar iki boyutlu bir geometri kullanılarak, Eulerian-Eulerian metodu kullanılarak modellenmiştir. Akış özelliklerini tanımlayan denklemler, sonlu hacimler metodu kullanılarak, ANSYS FLUENT programı ile çözülmüştür. Simülasyonların maliyeti düşünülerek, tüm spinnereti modellemek yerine, yalnızca bir adet delik baz alınmış ve hesaplamalar onun üzerinde yapılmıştır. Elde edilen sonuçların ışığında, rezervuar derinliği ve kanal uzunluğunun viskozite üzerine çok az etkisi olduğu görülmüştür. Bunun yanında, kısılma alanının genişliği ve köşelerin keskinliğinin ise viskozite profili üzerinde hatırı sayılır ölçüde değişikliğe sebep olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, akış hızının artırılmasıyla da viskozitenin önemli ölçüde arttığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Nano or micro particle integrated polymeric fibers are commonly produced via so-called wet spinning process. During the process, particle containing polymer solution is exposed to high shear stresses while passing through the spinneret holes, and high shear stresses give rise to increased viscosity (shear thickening). In the present work, it was aimed to investigate parameters that affect the flow behavior of shear thickening fluids. The fluid considered in the simulations was prepared by dispersing silica nanoparticles in poly(ethyleneglycol), and the resulting fluid was a complex fluid which shows shear thinning until a certain shear rate, and above that shear rate it shows shear thickening. The effects of various parameters on the flow properties of the fluid have been investigated over a wide range of conditions. The variables studied are: geometry (reservoir depth, channel length, contraction width, edge roundness), velocity (0.02-0.12 m/s). A two-dimensional simulation model based on an Eulerian-Eulerian multiphase approach is considered to simulate particle containing polymeric fluid. The governing equations and constitutive relations for both phases are solved using the finite volume method, by employing the FLUENT software of ANSYS Workbench. Since it would be computationally too expensive to model the entire spinneret, only one single hole was considered as the computational domain. It was found that reservoir depth and channel length have slight effect on the viscosity but at the same time contraction width and roundness of the edge of the contraction has a significant effect on the viscosity profile. Besides, by increasing velocity fluid viscosity increased as well.
Benzer Tezler
- Modifications of wakes from bluff bodies: inviscid and viscous discrete vortex methods
Başlık çevirisi yok
ALPAY YILMAZ
- Transonik dış akımın sonlu hacimler yöntemiyle çözülmesi
Transonic external flow calculations using a finite volume method
FIRAT OĞUZ EDİS
- Discrete vortex method simulation of Karman vortex street-edge interaction
Karman Girdap caddesi-cisim etkileşiminin ayrık girdap yöntemiyle incelenmesi
METİN O. KAYA
Doktora
İngilizce
1992
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. C. RUHİ KAYKAYOĞLU
- Numerical simulation of 2-D laminar flow heat generation and forced convection from rectangular blocks in a narrow channel
Dar bir kanal içinde dikdörtgen bloklar etrafında laminer akış, ısı üretimi ve zorlanmış taşımanın 2 boyutlu benzeşimi
İBRAHİM ÖZKOL
- Passive control of wake from a circular cylinder with a splitter plate: viscous VIC simulation
Dairesel silindirden iz akışının ayırıcı levha ile pasif kontrolu: viskoz VIC benzeşimi
AYDIN MISIRLIOĞLU
