Islanmaz yüzeyler üzerine gönderilen su jetinin davranışının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of behaviour of water jet flow onto hydrophobic surfaces
Yazar: ALİ KİBAR
Danışman: DOÇ. DR. K. SÜLEYMAN YİĞİT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında ıslanmaz 5 farklı yüzey üzerine belli bir eğimle gönderilen su jetinin yüzey üzerindeki akışı deneysel olarak incelenmiştir. Islanmaz yüzey olarak kontak açısı 102º,112º,123º,145º ve 167º olmak üzere beş farklı yüzey ve su jetini oluşturmak üzere 1.75 ve 4 mm çapında iki farklı nozul kullanılmıştır. Su jeti ıslanmaz yüzeye 15º?45º aralığında farklı açılarda ve 0.5-5 m/s hız aralığında gönderilerek Weber sayısı 2?600, Reynolds sayısı 500?8000 arasında değiştirilerek deneyler yapılmıştır.Kontak açısı düşük ıslanmaz düşey bir yüzeye belirli bir açı ile gelen su jeti, yüzeye çarptıktan sonra dairesel hidrolik sıçrama olayı meydana gelmekte, sonra yüzey üzerinde merkezden dışa doğru hareketine devam etmektedir. Buna karşılık kontak açısı yüksek olan süperıslanmaz yüzeylerde; su jeti yüzeye çarptığı zaman, dairesel hidrolik sıçrama yapmakta bir süre sonra yansıma yaparak yüzeyden ayrılmaktadır. Yapılan deneylerde, yüzeyin kontak açısına, suyun gönderildiği nozulun çapına, su jetinin hızına ve açısına bağlı olarak, suyun farklı açılarda ve hızlarda yansıma yaptığı deneylerde gözlenmiştir. Bu deneysel çalışma sonucunda, eşdeğer çap, uzama faktörü, eşdeğer yayılma faktörü ve cam plakaya etkiyen teğetsel kuvvetin; Reynolds, Weber sayıları, jetin çapı, jet açısı ve yüzeyin kontak açısı gibi parametrelere bağlı olduğu gösterilmiştir. Yüksek kontak açılı yüzeylerde akışkanın yüzey üzerinde kapladığı alan ve yüzeyde meydana gelen teğetsel kuvvet azalmakta, yansıma açısının artmakta oldu tespit edilmiştir. Katı yüzey akışlarında meydan gelen yüzeyle sıvı arasındaki sürtünme kuvvetinin kontak açısına bağlı olduğu ve kontak açısının artmasıyla önemli oranda düşürülebileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the behaviour of an inclined water jet, which was impingement onto hydrophobic surfaces, has been investigated experimentally. The water contact angles on these surfaces were measured as 102°,112°,123°,145°, 167°. Two different nozzles with 1.75 and 4mm in diameters were used in order to create the water jet with inclination angles between 15°?45°. The jet velocity varied between 0.5?5m/s, consequently the range of Weber number was 2?600 and Reynolds number 500?8000 during these experiments.In general, a circular hydraulic jump occurs if a liquid jet hits on a surface. The flowing layer continues to its movement from the centre to outward in keeping touch with the surface. In this study, circular hydraulic jump was also resulted on the superhydrophobic surface, but after a while it reflected from the surface with different speeds and different reflection angles depending on the water contact angle of the surface, diameter of the nozzle, jet velocity and jet angle. It was shown that equivalent diameter, elongation factor and the tangential force on the surface depends on the non-dimensional parameters like Reynolds number, Weber number, and also jet angle and contact angle of the surface. It was determined that the equivalent area which the liquid covers on the surface and the frictional force that appears on the surface decreased and the reflection angle increased on the superhydrophobic surfaces. It was shown that the frictional force of the liquid jet flow on the wall was reduced dramatically depending on contact angle of the hydrophobic surface.