Termokapileri konveksiyona bağlı olarak silindir kap içerisindeki akışkanın rejim halinde ve osilasyonlu haldeki sıcaklık ve hız dağılımlarının deneysel ve teorik incelenmesi

Abstract

iiiÖZETBu çalışmada, kristal üretiminde kullanılan en önemli konfigürasyonlardan biri olan,merkezinden ısıtıcı bir tel geçirilerek ısıtılan silindirik kaplardaki yüzey gerilimlikonveksiyonel akış deneysel ve teorik ayrıca analitik olarak araştırılmıştır. Silindirikkabın boyutları, boyutsal oranlar ve ısıtma sınırı oranları ayrıca akışkanın sahipolduğu viskozitenin yüzey gerilim hareketini oluşturan parametreler üzerine etkileriincelenmiştir. Meydana gelen akışın transport fenomenleri açısından hız ve sıcaklıkprofili çıkartılmıştır.Bu konfigürasyonda, silindirik kabın merkezine konulan ısıtıcı tel sabit sıcaklıktatutularak bu silindirik kabın dış çeperine içinden soğutucu akışkan geçen birserpantin yerleştirilmiş ve kap içerisindeki sıvı kristalin sıvının serbest yüzeyiboyunca sıcak bölgeden soğuk bölgeye doğru hareketi gerçekleştirilmiştir.Dolayısıyla bu hareket özel akış çizgilerinin oluşmasına yol açar.Bu çalışmada, osilasyonların başlangıç şartlarını geciktirmek amacıyla soğutucusıcaklığı oda sıcaklığından aşağıya çekilerek deneyler yapılmıştır. Tez aşamasınınsonucunda elde edilen sonuçlar yerçekimi altında, oda sıcaklığında yapılan diğerçalışmalarla karşılaştırılmıştır. Osilasyon mekanizması incelenerek akışın yapısı veyerçekimi ivmesinin osilasyonlar üzerine etkisi ortaya konmuştur. Yapılan analitikdeğerlendirmeler için yine bu çalışma içerisinde tanımlanan boyutsuzparametrelerden yararlanılmıştır. Bu boyutsuz parametreler tez çalışmamızın önemlibir kısmını oluşturacaktır. Sonuçlar, deneysel ve teorik olarak karşılaştırılmıştır.Deneyimizde akışkan olarak, likit kristalin Prandtl sayısına çok yakın bir Prandtlsayısına sahip olan silikon yağı kullanılmıştır.ANAHTAR KELİMELER: Yüzey Gerilimi, Yüzey Gerilimli Konveksiyonel Akış,Hız ve Sıcaklık Profili, Silikon Yağı

ivABSTRACTIn this study, thermocapillary convection flow is investigated experimentally andtheorically and also analytically in cylindrical containers heated at the center of thefree surface is one of the most important configurations in crystal growth process.The effects of container dimensions, aspect ratio and heating zone ratios as well asthe effect of viscosity on the thermocapillary convection flow parameters areinvestigated. Velocity and thermal profile for the flow is investigated.Heating for thermocapillary convection flow in which, is the configuration we used.In this configuration, the cylindrical container is heated at the center of the freesurface by using a wire spreading constant temperature and the cylinder container issurrounded by a cooling bath that keeps the wall temperature constant. The constantheat generates a temperature gradient along the free surface, which causes the fluidmotion to move from the hot region to the cold region. This motion causes specialstreamlines.In this study, to delay the onset of the oscillations the heat of the cooling system isdecreased under the room temperature and experiments are carried out. In the end ofthis study our results are discussed with the results of other studies done under roomtemperature conditions under microgravity. After investigating the oscillationphenomena the oscillation mechanism and the effect of the gravity over theoscillations are put forward. In the end as a result we constituted tables for the valuesand discussed the results. For the analytical analyses we used some dimensionlessparameters. And these parameters have an important place in this study. For theexperiment silicon oil will be used as test fluid that has a very similar Prandtl numberwith liquid crystal.KEYWORDS: Surface Tension, Surface Tension Driven Convection Flow,Velocity and Thermal Profile, Silicon Oil