Su tutmayan nanoyapılı yüzey tasarımı

Abstract

Dış ortam şartlarında çalışan cihazların, makinelerin, sistemlerin yüzeylerinde su tutması, soğuk iklim şartları düşünülürse buzlanmaya neden olur. Oluşan buzlanma ise bu sistemlerin performansını düşürür. Bu sıkıntıyı önlemek amacıyla tez çalışmasında su tutmayan nanoyapılı yüzey tasarımı yapılmıştır.Yapılan literatür araştırmalarında bir çok kez deneysel olarak süperhidrofobik özelliği olduğu kanıtlanan yüzey geometri modelinin Sonlu Elemanlar Metodu-SEM (FEM- Finite Element Methods) kullanan, Bilgisayar Destekli Tasarım-BDT (CAM-Computer Aided Desing) ile tasarlanıp yine aynı metodu kullanan ve Hesaplanabilir Akışkanlar Dinamiği-HAD (CFD-Computational Fluid Dynamics) hesaplamaları yapan programlar ile de sanal ortama uygulanıp analizi yapılmıştır.Elde edilen sonuçlar tasarlanan yüzey geometrisinin süperhidrofobik olmasının yanı sıra sürtünme etkilerini de azaltacak hava akımı ve yüzey arasında bir boşluk filmi varmış gibi sürtünme etkilerinde avantajlar sağladığı saptanmıştır. Bu sebeple uçak kanatlarında buzlanma önleyici bir yöntem olarak düşünülen süperhidrofobik yüzeyin sanal olarak analizlerinin yapılmasının sürtünmeye olan olumlu etkileri de anlaşılıp günümüzde kullanılan buzlanma giderici ve önleyici yöntemlere ideal bir alternatif olabileceği düşünülmüştür.

When the devices, machines and systems working in outdoor conditions keep the water on their surfaces, it may cause icing especially in cold climate conditions. That formed icing reduces the performance of these systems. In order to prevent this problem, a water-repellent nanostructured surface design has been made in this thesis studyConsidering the studies in the literature, surface geometry model -which has been proved many times to be superhydrophobic - has been designed by Computer Aided Desing (CAM) which use Finite Element Methods (FEM), and then applied to the virtual environment and analyzed via programs which again use the same method and make calculations of Computational Fluid Dynamics (CFD).The results show that as well as being super hydrophobic, the designed surface geometry also provides benefits in friction effects such as there is a gap layer between the air flow and the surface which will reduce the friction effects. For this reason, it is well understood the positive effects of superhydrophobic surface on friction in virtual analysis which is considered as an anti-icing method on aircraft wings and it is assumed that it can be an ideal alternative to the anti-icing and de-icing methods used today.