Controlling the motion of capillary driven interfaces in channels with chemical heterogeneity
Kanal içerisindeki kapilarite ile ilerleyen arayüzlerin kimyasal heterojen yüzeyler ile kontrolü
- Tez No: 784629
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT CEYHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Arayüzeyler, Islatma, Mikro akışkanlar, Sayısal akışkanlar dinamiği, Wetting, Microfluidics, Computational fluids dynamic
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Harici tahrik mekanizmaları azaldığından veya ortadan kalktığından, kendi kendine hareket eden sıvıların (örn. damlacıklar, kılcal akışlar) kullanımı birçok araştırmacının ilgisini çekmektedir. Temas açısı histerezisi, bir itici güç (arayüzler arasında bir basınç farkı) üretir. Bu basınç, katı yüzeylerle etkileşime bağlıdır ve duvarların yüzey enerjisi değiştirilerek kontrol edilir. Arabirimlerin kendi kendine taşınması ve manipülasyonu, mikroakışkan cihazların geliştirilmesinde, kendi kendini temizlemede, su toplamada ve ısı transferinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynar. Bu çalışmada, yüzey enerjisinin arayüzlerin hareketi üzerindeki etkilerini araştırıyoruz. Bu amaçla, sıvı parçacıklarının hareketini modelliyoruz ve iki fazlı akış için D2Q9 ikili kafes Boltzmann yöntemini kullanarak, yöneten denklemleri entegre ediyoruz. Öncelikle standart statik ve dinamik problemler için çözücümüzü doğrularız. Daha sonra, iki ana katkıyı tartışıyoruz; Bunlardan birincisi, kılcal tahrikli akışlar için, arayüz hızının, değişmeyen duvar enerjilerine sahip kanallarda hareket edenlerden nasıl saptırılacağını ve böyle bir arayüzün hangi koşullar altında durduğunu (bir kanaldaki pasif bir valf gibi) gösteriyoruz. Kanal duvarlarının ıslanabilirliğini ayarlayarak arayüzü durdurmak için basit bir kriter sağlıyoruz: arayüzün alt ve üst duvardaki kanal duvarlarıyla yaptığı denge temas açılarının toplamı θ_eq^bot+θ_eq^top ≥π 'yi sağlamalıdır. İkinci katkıda, yüzey enerjisini ve sıvı viskozitelerini değiştirerek, tek damlacıkların yüzeyler üzerindeki davranışını, bunların birleştirme mekanizmasını ve sınırlamalar içindeki denge şekillerini ve hareketlerini sistematik olarak inceliyoruz.
Özet (Çeviri)
The use of self-driven fluids (e.g., droplets, capillary flows) attracts many researchers as the external driving mechanisms are diminished or eliminated. The contact angle hysteresis generates a driving force (a pressure difference across interfaces). This pressure depends on the interaction with the solid substrates and is controlled if one varies the surface energy of the walls. Self-transport and manipulation of interfaces play an important role in the development of microfluidic devices, self-cleaning, water harvesting and heat transfer enhancement. In this study, we search for the effects of surface energy on the motion of interfaces. To this end, we model the motion of fluid particles and integrate the governing equations using the D2Q9 binary lattice Boltzmann method for the two-phase flow. We, first, validate our solver for canonical static and dynamic problems. We, then, discuss two main contributions; The first one is, for capillary driven flows, we show how to deviate the interface speed from the ones moving in channels with uniform wall energies, the conditions under which the interface stagnates (like a passive valve in a channel). Tuning the wettability of the channel walls, we provide a simple condition criteria for stopping the interface: the summation of the equilibrium contact angles interface make with the channel walls at the bottom and top wall need to satisfy θ_eq^bot+θ_eq^top ≥π. The second contribution is that, by varying the surface energy and fluid viscosities, we systematically study the behavior of single droplets on surfaces, their merging mechanism and equilibrium shapes and motions within confinements.
Benzer Tezler
- Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri
Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys
BURAK ÖZKAL
- A Numerical study of the air motion inside a frost-refrigerator
Cebri hava dolaşımlı bir buzdolabı içindeki hava hareketinin sayısal bir çalışması
AYHAN GÖKBAĞ
- Aircraft motion dynamics and lateral trajectory tracking algorithm design for the enhancement of flight safety
Uçuş güvenliğini arttırmak amaçlı, hava aracı hareket dinamikleri ve yanal rota takibi algoritma tasarımı
CAHİDE YELİZ GÜNHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KERİM DEMİRBAŞ
- The effects of gender on different categories of students' misconceptions about force and motion
Cinsiyetin öğrencilerin kuvvet ve hareket konusunda sahip oldukları kavram yanılgılarının farklı katagorileri üzerindeki etkisi
DERYA TEMİZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Eğitim ve ÖğretimOrta Doğu Teknik ÜniversitesiOrtaöğretim Fen ve Matematik Alanlar Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ALİ ERYILMAZ
- Self-recurrent wavelet neural network based indirect adaptive control architecture with modified adaptive learning rates for the speed control of motion platforms
Hareketli platformların hız denetimi için kendini tekrarlayan dalgacık sinir ağı temelli değistirilmiş uyarlamalı öğrenme hızlı dolaylı uyumlu denetim yapısı
EVRİM ONUR ARI
Doktora
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL KOCAOĞLAN
