Προσομοίωση στατικής και δυναμικής διαβρεκτικότητας υπερυδρόφοβων επιφανειών από σταγόνες

Χαριτάτος, Βασίλειος; Charitatos, Vasileios

dc.contributor.author	Χαριτάτος, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Charitatos, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2016-07-26T09:01:44Z
dc.date.available	2016-07-26T09:01:44Z
dc.date.issued	2016-07-26
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43269
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13218
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Άπλωμα σταγόνων	el
dc.subject	Διαβροχή	el
dc.subject	Μικρο-δομημένες επιφάνειες	el
dc.subject	Παγίδευση αέρα	el
dc.subject	Ισορροπία σταγόνων	el
dc.subject	Droplet spreading	en
dc.subject	Wetting	el
dc.subject	Micro-structured surfaces	el
dc.subject	Air entrapment	el
dc.subject	Droplet balance	el
dc.title	Προσομοίωση στατικής και δυναμικής διαβρεκτικότητας υπερυδρόφοβων επιφανειών από σταγόνες	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική των ρευστών	el
heal.classification	Μοντελοποίηση και προσομοίωση	el
heal.classification	Υπολογιστικές μέθοδοι στη ρευστοδυναμική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ac15ae00bf02fd98b004a5b92387f8804dae2def
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/f85383fcd7c211714084d7fca897998d7d759c5d
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e6ab3f6b562030c0c8396c8ff25de47e482748f3
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-05
heal.abstract	Η μελέτη της διαβρεκτικότητας αφορά στο πώς ένα υγρό απλώνει και ισορροπεί πάνω σε μια στερεή επιφάνεια, σε περιβάλλουσα φάση ρευστού (αέρα ή άλλου υγρού). Στην παρούσα εργασία, εξετάζεται από υπολογιστική σκοπιά τόσο η στατική όσο και η δυναμική συμπεριφορά σταγόνων που διαβρέχουν στερεές επιφάνειες. Ειδικότερα, μελετούνται περιπτώσεις όπου κατά την εξάπλωση του υγρού, μια ποσότητα περιβάλλουσας φάσης εγκλωβίζεται ανάμεσα στο υγρό και την στερεή επιφάνεια. Στις υπάρχουσες μεθόδους μοντελοποίησης, οι διαβρεκτικές ιδιότητες της στερεής επιφάνειας εισάγονται στο πρόβλημα με μορφή συνοριακής συνθήκης στο τριπλό σημείο επαφής υγρού/στερεής επιφάνειας/περιβάλλουσας φάσης. Σε αυτήν την εργασία, στην θέση της συνοριακής συνθήκης, χρησιμοποιείται ένας όρος διαμοριακών δυνάμεων για την ποσοτικοποίηση των μικρο-αλληλεπιδράσεων στερεού/υγρού. Συγκεκριμένα, για την προσομοίωση της στατικής συμπεριφοράς, η συμβατική διαφορική εξίσωση Young-Laplace επαυξάνεται με αυτόν τον όρο. Έτσι, μας δίνεται η δυνατότητα να αντιμετωπίσουμε προβλήματα διαβροχής στα οποία η στερεή επιφάνεια έχει τραχύτητα. Αντίστοιχα, για την περιγραφή της δυναμικής συμπεριφοράς, ο όρος των διαμοριακών αλληλεπιδράσεων συνυπολογίζεται στις συνοριακές συνθήκες των εξισώσεων Navier-Stokes. Στα αποτελέσματα που αφορούν τη στατική συμπεριφορά του συστήματος, συγκρίνεται το τελικό σχήμα της σταγόνας όπως αυτό προκύπτει από την επίλυσης της συμβατικής και της τροποποιημένης εξίσωσης Young-Laplace. Επίσης, εξετάζεται τί αλλαγές επιφέρει στο σχήμα της σταγόνας η χρήση ενός διαφορετικού όρου διαμοριακών αλληλεπιδράσεων. Για τη δυναμική συμπεριφορά του συστήματος, παρουσιάζονται αποτελέσματα που αφορούν τις συνθήκες που ευνοούν την παγίδευση της περιβάλλουσας φάσης. Παράλληλα, πραγματοποιείται μελέτη της επίδρασης των ιδιοτήτων της περιβάλλουσας φάσης στο δυναμικό σχήμα της σταγόνας. Επιπλέον, εξετάζεται η επίδραση της ταχύτητας πρόσκρουσης της σταγόνας στο σχήμα της παγιδευμένης περιβάλλουσας φάσης. Τέλος, γίνεται μια συνοπτική ανάλυση της επίδρασης της γεωμετρίας της στερεής επιφάνειας, στο φαινόμενο της παγίδευσης της περιβάλλουσας φάσης.	el
heal.abstract	Wetting regards the study of how a liquid spreads and balances on a solid surface, in the presence of an ambient phase, may that be air or another liquid. In this thesis, we computationally examine both the static and dynamic behavior of such systems. More specifically, we study cases where during the spreading of the liquid, a small quantity of ambient phase gets entrapped between the liquid and the solid surface. In existing modeling approaches, the wetting properties of the solid surface are introduced to the problem by imposing a boundary condition on the point where the liquid, the solid surface and the ambient phase meet. In this thesis, instead of a boundary condition, an intermolecular forces term is used to describe the liquid/solid micro-scale interactions. Specifically, in order to model the static behavior of the system, the conventional Young-Laplace differential equation is augmented with this term. In this way, we can tackle cases where the solid surface is geometrically patterned. Moreover, concerning the modeling of the dynamic behavior of the system, this term is included within the boundary conditions for the Navier-Stokes equations. Regarding the static computations, the results include a comparison of the final shape of the droplet as it derives from the conventional and the augmented Young-Laplace. Furthermore, the change of the droplet shape when altering the intermolecular forces term is examined. On the other hand, results concerning the dynamic behavior of the system include the identification of the conditions that inhibit ambient phase entrapment. In addition, we study the effect of the ambient phase properties on the dynamic shape of the droplet. We also consider the effect of the impact velocity of the droplet on the shape of the entrapped ambient phase. Finally, a brief analysis of the effect of the geometry of the solid surface on the ambient phase entrapment phenomenon is conducted.	en
heal.advisorName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Δημοτίκαλη, Δήμητρα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.
heal.fullTextAvailability	true