Dynamics of buoyancy-driven viscous drops in constricted capillaries including effects of soluble surfactants

Abstract

Yazarın adı : Ufuk OlgaçTez Başlığı : Kaldırma kuvveti etkisi altındaki viskoz damlacıkların çözülebilir yüzey-aktifmadde etkileriyle beraber sinüzoidal kanallardaki dinamiğiÖzetKaldırma kuvveti etkisi altında hareket eden viskoz damlacıkların sinüzoidal kanallardakihareket ve kopuşları çözülebilir yüzey-aktif maddelerinin de etkisi gözönünde bulundurularakSonlu-Hacim/Arayüzey- zleme metodu kullanılarak incelenmiştir. Hesaplamalı sonuçlar ilkönce mevcut deneysel verilerle karşılaştırılmış, sonra da damlacık kopuşu için gerekli koşullararaştırılmıştır. Kanal geometrisinin, damlacık büyüklüğünün, Bond sayısının ve yüzey-aktifmadde konsantrasyonunun damlacık kopuşu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bulunanhesaplamalı sonuçların mevcut deneysel verilerle uyum içinde olduğu gözlenmiş olup,damlacık kopuşunun kanal geometrisi, göreli damlacık büyüklüğü, Bond sayısı ve yüzey-aktifmadde konsantrasyonuna bağlı olarak değişik şekillerde gerçekleştiği gözlemlenmiştir.Damlacığın büyüklüğünün kritik bir değerden fazla olması durumunda damlacığın iki ya dadaha fazla damlacığa bölündüğü tespit edilmiştir. Aynı zamanda, büyük damlacıklarınbirbirini takip eden kopuşlar yaşayarak aynı boyutlarda (mono-dispersed) küçük damlacıklarürettiği görülmüştür. Damlacık kopuşu için kritik boyutsuz damlacık büyüklüğü ve kritikkapilari sayısı geniş bir geometrik parametre ve Bond sayısı aralığı için rapor edilmiştir.

: Ufuk OlgaçName of authorThesis title : Dynamics of Buoyancy-Driven Viscous Drops in ConstrictedCapillaries Including Effects of Soluble SurfactantsAbstractBuoyancy-driven motion and breakup of viscous drops in sinusoidally constrictedchannels including the effects of soluble surfactants are studied computationally using aFinite-Volume/Front-Tracking (FV/FT) method. Computational results are first comparedwith the available experimental data and then the conditions for a drop breakup areexamined. The effects of channel geometry, drop size, Bond number and surfactantconcentration on drop breakup are investigated. It is also found that the presentcomputational results are in a good agreement with the available experimental data anddrop breakup occurs in various modes depending on the channel geometry, the relativedrop size, Bond number and surfactant concentration. It is observed that a drop breaks upinto two or more drops when its size is larger than a critical value. It is also found thatlarge drops undergo successive breakups to produce mono-dispersed small droplets.Critical non-dimensional drop size and critical capillary number for the onset of dropbreakup are reported over a wide range of geometrical parameters and Bond numbers.