Experimental study on micro droplet formation and electrohydrodynamic instability of three immiscible liquids flowing in a microchannel
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: EDA NUR SOYSAL
Danışman: ABDULLAH KEREM UĞUZ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışma, üç karışmaz Newtonyen sıvının kararsızlığını deneysel olarak araştırmayı ve bir mikrokanaldaki damla oluşum mekanizmasını anlamayı amaçlar. Reynolds sayısının laminer akış aralığında olduğu bir mikrokanaldaki akışı sırasında, üç sıvı arasında iki düz arayüz oluşur. Arayüzlere dik bir elektrik alan uygulandığında, sistem kararsız hale gelir ve arayüzler deforme olabilir. Bu EHD kararsızlığı araştırmak için 350 µm derinliğinde, 1.1 mm genişliğinde, 42 mm elektrot uzunluğuna ve 50 mm uzunluğa sahip mikrokanallar kullanıldı. Mikrokanal, asetat levhalar, alüminyum ve standart tek taraflı bantlar, çift taraflı iletken olmayan bantlardan oluşmaktadır ve tüm katmanlar PMMA'ya yapıştırılırmıştır. Farklı viskozitelere sahip silikon yağı ve Hint yağı sıvıları, propilen borular ile mikro kanala enjekte edildi. 150-1250 V aralığında bir DC elektrik alanı uygulandı. İncelenen parametreler sıvıların kalınlık oranı, toplam debi, viskozite oranı, histerezis ve ortadan akan sıvı ile duvarda akan sıvıların yerlerinin değiştirilmesidir. Bu parametrelerin kritik voltaj ve damla oluşumu üzerindeki etkileri incelendi. İki kritik voltaj gözlemlendi: kararsızlığın başladığı ve damla oluşumunun başladığı voltajlar. Toplam akış hızının kritik voltajlar üzerinde stabilize edici bir etkisi vardır. Duvardaki sıvının kalınlığının kararsızlaştırıcı bir etkisi olmasına rağmen, sandviç edilen sıvısının kalınlığının sistemi stabilize edici bir etkisi vardır. Bu gözlemlere ek olarak, sandviç edilen fazın kalınlığı ve toplam debilerin hacimler üzerinde kararsızlaştırıcı bir etkiye sahip olduğu ve daha küçük damlacık oluşturduğu, viskozite oranının artması ise daha büyük damlacık oluşturduğu gözlemlenmiştir. Sandviç edilen sıvının pozisyonuna bağlı olarak, üst arayüzeyin üst duvara çarpmasıyla hem de alt arayüzeyin alt duvara çarpmasıyla birer damlacık oluşumu elde etmek mümkündür. Ayrıca, arayüzeylerin bozulduğu ve damlacık oluşturduğu anlardaki kritik voltajlar, elektrik sayısı ile de ifade edilmiştir.