شماره ركورد
33590
پديد آورنده
سيد سجاد ابوطالبي
عنوان
تحليل عددي اصلاح نيروي لاپلاس بر پرش قطره روي سطح ميكرو ساختار
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/03/13
استاد راهنما
جناب آقاي دكتر حميد صفاري نطنزي
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
تغيير فاز بخار به مايع در فشار ثابت ، چگالش ، به دو صورت لايه اي و قطره اي انجام مي شود.در چگالش قطره اي ، قطرات ممكن است بلغزند و از سطح جدا شوند يا با ادغام شدنشان انرژي آزاد شده تبديل به انرژي جنبشي شود و باعث جدا شدن آنها از سطح شود. احتمال جدا شدن و پرش قطرات كوچكتر بيشتر از قطرات بزرگتر و همچنين سرعت پرش آن ها نيز بيشتر مي باشد. در پديده پرش قطره ، يك قطره مايع به طور ناگهاني و با سرعت بالا از يك سطح مايع به سمت مخالف پرتاب ميشود. اين پديده به دلايل مختلفي از جمله تغيير فشار، تغيير سطح آزاد و تغيير كشش سطحي رخ ميدهد .
در اين پايان نامه عوامل تاثيرگذار بر پديده پرش قطره بررسي و مدل انرژي و نيرو هاي حاكم بر آن مانند نيروي كشش سطحي ، نيروي نگهدارنده و همچنين نيروي مركز گرانش ، بازنويسي شده اند .
از آنجايي كه در پژوهش هاي پيشين نيروي لاپلاس ناشي از اختلاف فشار لاپلاس و معادلات آن در مدل انرژي در نظر گرفته نشده بود اصلاح لازم ، انجام و مجددا معادلات حاصل ، حل گرديد . و در ادامه تاثير اين نيرو بر پديده جدايش و پرش قطره ادغامي ارائه شد . در اين تحليل نتايج حاصل از تاثير پارامتر هاي مختلف مانند حجم اوليه قطرات پيش از ادغام، شيب سطح ، طول پيلار ، قطر و ارتفاع پيلار بر روي پرش قطره ادغام شده ارائه شده است . براي مثال در مورد شيب سطح براي دو شيب 5 و 30 درجه تحليل هاي مختلفي انجام و اين نتيجه حاصل شد كه با افزايش شيب براي سطح شيبدار بدون پيلار، نزديك به 2 ميلي ثانيه جدايش و پرش قطره ادغامي سريعتر اتفاق مي افتد كه اين يعني بهبود 18% در پرش قطره ادغامي . و اين افزايش شيب براي سطح شيبدار همراه با پيلار ، باعث مي شود تا نزديك به 7 ميلي ثانيه شعاع پايه قطره ادغامي در مدت زمان سريعتري به صفر برسد كه اين باعث بهبود 28% در پرش قطره ادغامي .در مورد طول پيلار هم ، 9 طول مختلف از 0.5 ميكرو متر تا 8 ميكرو متر با زاويه شيب 30 درجه براي سطح شيبدار همراه با پيلار مورد تحليل قرار گرفتند و اين نتيجه حاصل شد كه با افزايش مقدار طول پيلار ، مدت زمان بيشتري (از 0.5 μm تا 8 μm نزديك به 9 ميلي ثانيه) طول مي كشد تا شعاع پايه قطره ادغامي به صفر برسد و جدايش و پرش اتفاق افتد كه با كاهش طول پيلار از 8 μm به 0.5 μm ميكرومتر ، 9 ميلي ثانيه پرش سريع تر اتفاق مي افتد كه مي توانيم 33% پرش و همچنين جدايش قطره از سطح، انتقال حرارت را بهبود بخشيم.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/05/29
عنوان به انگليسي
Numerical analysis of Laplace force modification on droplet jumping on microstructure surface
تاريخ بهره برداري
6/3/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدسجاد ابوطالبي
چكيده به لاتين
The phase change of vapor to liquid at constant pressure, condensation, occurs in two ways: Filmwise and dropwise condensation. In dropwise condensation, droplets may slide and separate from the surface or, as they merge, the released energy is converted into kinetic energy, causing them to separate from the surface. The probability of separation and jumping of smaller droplets is greater than that of larger droplets, and their jumping speed is also greater. In the droplet jumping phenomenon, a liquid drop is suddenly and at high speed thrown from a liquid surface to the opposite side. This phenomenon occurs for various reasons, including pressure changes, free surface changes, and surface tension changes.In this thesis, the factors affecting the droplet jumping phenomenon are examined and the energy model and the forces governing it, such as surface tension force, retardation force, and center of gravity force, are rewritten.Since, in previous studies, the Laplace force resulting from the Laplace pressure difference and its equations were not considered in the energy model, the necessary correction was made, and the resulting equations were solved again. and then the effect of this force on the phenomenon of separation and jumping of merged drops was presented. In this analysis, the results of the effect of various parameters such as the initial volume of drops before merging, surface slope, pillar length, pillar diameter and height on the jumping of merged drops are presented. For example, in the case of the slope of the surface for two slopes of 5 and 30 degrees, various analyses were performed, and it was concluded that by increasing the slope of the inclined surface without pillars, the separation and jumping of merged drops occurs nearly 2 milliseconds faster, which means an 18% improvement in jumping. and this increase in slope for the inclined surface with pillars causes the base radius of the coalescing drop to reach zero in a faster time of nearly 7 milliseconds, which results in a 28% improvement in jumping. Regarding the pillar length, 9 different lengths from 0.5 μm to 8 μm with a slope angle of 30 degrees were analyzed for the inclined surface with pillars, and it was concluded that by increasing the pillar length, it takes a longer time (from 0.5 μm to 8 μm, nearly 9 milliseconds) for the base radius of the coalescing drop to reach zero and separation and jump to occur. By reducing the pillar length from 8 μm to 0.5 μm, the jump occurs 9 milliseconds faster, which allows us to improve the jump by 33% and subsequently the heat transfer.
كليدواژه هاي فارسي
چگالش قطره اي , پرش قطرات , مدل انرژي , سطوح ميكرو ساختار , نيروي لاپلاس
كليدواژه هاي لاتين
droplet condensation , droplet jumping , Energy model , Microstructure surfaces , Laplace force
Author
Seyed Sajad Aboutalebi
SuperVisor
Mr.Hamid Saffari Natanzi