Islanmaz yüzeyler üzerine gönderilen su jetinin davranışının sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında ıslanmaz ve süper ıslanmaz iki yüzey üzerine 30o açıyla gönderilen su jetinin yüzey üzerindeki akışı sayısal olarak incelenmiştir. Islanmaz yüzey kontak açısı 112o ve süper ıslanmaz yüzey kontak açısı 167o olmak üzere iki farklı yüzey için çalışılmıştır. Su jetinin çapı olarak 1.75 mm alınmıştır. Su jeti yüzeye 30o açıyla gönderilmiş ve Weber sayısı 14 ? 200, Reynolds sayısı 200 ? 2500 arasında değiştirilerek sayısal çözümlemeler yapılmıştır.Literatürden alınan deneysel ölçümler ve bulunan amprik bağıntılar ile nümerik çalışmalarla elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan sayısal çalışmalarda yayılma sıçrama olayları ve sıvı zinciri oluşumları görülmüştür. Bunlar deneysel çalışmalarla karşılaştırılmış ve sonuçların tutarlı olduğu görülmüştür. Bunların dışında suyun yüzey üzerinde oluşturduğu alan, yayılmanın boyu ve genişliği incelenmiştir. Yüzeyin ıslanmazlık özelliğinin artmasıyla jetin yüzeyde yayıldığı alanın azaltılabileceği görülmüştür. Eşdeğer çap ve uzama faktörünün Reynolds sayısı ve Weber sayısı ile değişimleri incelenmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sayısal çözümlerde elde edilen ıslanmaz yüzeydeki teğetsel kuvvetlerin literatürden alınan deneysel verilerle uyumlu olduğu görülmüştür. Katı yüzeye çarpan sıvı jetinin yüzey üzerinde oluşturduğu viskoz kuvvetlerin kontak açısı yüksek yüzeyler kullanılarak ciddi şekilde azaltılabileceği görülmüştür.

In this study, the behaviour of inclined water jet impinged onto hydrophobic and super hydrophobic surfaces investigated numerically. The contact angle of surfaces are 112° and 167°. Diameter of water jet is 1.75mm. Water jet impinges the surfaces with inclination angle of 30°. Weber number varies between 14-200. Reynolds numbers are in the range of 200-2500.The results obtained from the numerical study were compared with the experimental results taken from the literature. A good agreement is achieved between the computed and experimental results. Computations show that when the inclined water jet impinges onto hydrophobic surface it spreads first and than bouncing from the surface. Variation of the spreading area with Reynolds number and Weber number is shown. Water jet tangential force is also computed and compared with measured values. It has been shown that the viscous force can be reduced significantly in jet impingement applications using hydrophobic surfaces.