21831

21831

توسعه الگوريتم تخمين و شناسايي طول لغزش سطوح فوق آب گريز

كارشناسي ارشد

مكانيك

95-98

1398/6/30

دكتر نوري

مكانيك

امروزه به دليل كاربردهاي فراوان سطوح سوپرآب گريز در مواردي همچون كاهش نيروي مقاوم آب، بهبود افت فشار در مجراها و... اين سطوح بسيار مورد توجه قرار گرفته‌‌اند. به منظور بررسي كمّي اثرگذاري يك سطح آب گريز بر بهبود افت فشار داخل يك مجرا و يا كاهش نيروي مقاوم آب در مقابل حركت اجسام سطحي و زير سطحي توسط سطح آب گريز، از پارامتري به اسم طول لغزش استفاده مي‌‌شود. اين پارامتر مي‌‌بايست به طور تجربي براي هر سطح آب گريز اندازه‌‌ گرفته شود كه به دليل كوچك بودن آن (معمولاً در حد چند ميكرومتر) اين امر با چالش همراه است. يكي از روش‌‌هاي اندازه‌‌گيري اين پارامتر كه بسيار كارآمد و ساده بوده، استفاده از ميكروكانال‌‌ با سطح آب گريز مي‌‌باشد. در اين روش ميزان افت فشار و دبي گذرنده از يك ميكروكانال كه ديواره‌‌ي آن از سطح آب گريز پوشيده شده است را اندازه گرفته و با داشتن ابعاد هندسي ميكروكانال و استفاده از رابطه‌‌ي افت فشار و دبي به طور غير مستقيم ميزان طول لغزش سطح آب گريز تخمين زده مي‌‌شود. نكته‌‌ي بسيار مهم در مورد اين روش اين است كه طول لغزش تخمين زده شده از اين طريق به شدت به تعيين درست دهانه‌‌ي واقعي ميكروكانال حساس است. به طوري كه اگر در تعيين دهانه‌‌ي واقعي خطاي كوچكي رخ دهد ممكن است تخمين طول لغزش تا چندين برابر با خطا همراه شود. به طور كلي دو عامل سبب بروز خطا در تعيين دهانه مي‌‌شود كه يكي خطاها و تلرانس‌‌هاي ساخت ميكروكانال و ديگري نفوذ آب در داخل خلل و فرج‌‌هاي يك سطح آب گريز مي‌‌باشد. در اين پروژه در وهله‌‌ي اول تلاش شده تا با ارائه‌‌ي الگوريتم‌‌هايي بتوان از طرق مختلف طول لغزش و دهانه‌‌ي واقعي ميكروكانال را به طور همزمان از اندازه‌‌گيري تجربي بدست آورد، سپس دو ستاپ اندازه‌‌گيري ساخته شده كه بوسيله‌‌ي آن‌‌ها بتوان مقادير افت فشار و دبي گذرنده از روي يك سطح آب گريز را به طور عملي اندازه‌‌ گرف. نتايج اندازه‌‌گيري دو ستاپ نشان مي‌‌دهد كه در شرايط يكسان تخمين آن‌‌ها تطابق بسيار مناسبي با يكديگر داشته كه اين امر بدين معني است كه عملاً تاثير خطاي ناشي از ساخت ميكروكانال‌‌ها‌‌ (كه امري اجتناب ناپذير است) كاملاً از بين رفته است. همچنين در ادامه با ارائه‌‌ي الگوريتمي با رويكرد آماري خطاي ناشي از نفوذ آب به داخل سطح آب گريز نيز بهبود داده شد و تاثير كليه‌‌ي عواملي كه بر روي دقت اين الگوريتم اثرگذار تشخيص داده شدند با بررسي‌‌هاي آماري و عددي مورد بازبيني قرار گرفت. در نهايت راه حل‌‌هاي ديگري به منظور تعيين دقيق‌‌تر ميزان نفوذ آب به داخل سطح آب گريز پيشنهاد گرديد.

1398/11/21

Algorithm development for slip length of superhydrophobic surfaces measurement

9/20/2020 12:00:00 AM

The superhydrophobic surfaces have numerous applications such as pressure loss reduction in internal flows, frictional drag reduction, anti-icing and self-cleaning surfaces. Slip length is a quantity expressing the effectiveness of superhydrophobic surfaces as a tool for drag and pressure loss reduction. Up to now, many methods have been introduced for measurement of this quantity, most of which are expensive and complicated. Using of a microchannel with superhydrophobic surface is a common and inexpensive method for evaluation of slip length. In this method, experimental data of pressure drop and flow rate are used to evaluate slip length. It is necessary to precisely determine the geometrical dimension of the channel, otherwise the evaluation of slip length will be inaccurate. In this thesis, a new approach is presented to evaluate both the effective height of the channel and the apparent slip length by using two different microchannels with similar superhydrophobic walls.