خانم ستاره سخاوت دانشجوی دکترای آقای دکتر نوری روز چهارشنبه 8/9/91 از رساله دکترای خود تحت عنوان کاهش نیروی درگ اصطکاکی روی دیوار در جریان سیال غیر قابل تراکم به کمک پوشش دهی دفاع خواهند کرد. این جلسه ساعت 15:30 روز چهارشنبه در آمفی تاتر دانشکده مکانیک برگزار می گردد.

 چکیده پایان نامه:

  در این پایان نامه پدیده کاهش نیروی اصطکاک پوسته ایی در مقابل حرکت اجسام در آب به وسیله پوشش دهی با مواد آب گریز ،به دو شیوه تجربی و شبیه سازی کامپیوتری مطالعه شده است.نیاز به شناخت این پدیده به علت عدم وجود نظریه قطعی در تشریح مناسب فیزیک حاکم بر آن از یک سو و ساده و قابل اجرا بودن آن در شرایط مختلف باعث شد تا تحقیق حاضر انجام گردد.بدین منظور در این تحقیق سعی بر آن بوده تا تشریح مناسبی از پدیده کاهش نیروی اصطکاکی با استفاده از پوشش دهی ،در مدلسازیها و نتایج تجربی بدست آید و در مراحل انجام پروژه قابلیت مدل استفاده شده و استفاده بهینه از آن مورد توجه بوده است.

  در بخش فعالیتهای تجربی ،طراحی ،ساخت،راه اندازی و آزمایش تجهیزات برای تولید سطوح آب گریز و مشاهده تاثیر آن انجام شده است.در این بخش ابتدا مطالبی در خصوص روشهای پوشش دهی و عوامل موثر بر آن بیان شده و سپس نحوه آماده سازی تجهیزات اولیه برای ایجاد پوششهای مناسب آورده شده است. ارائه نتایج حاصل از انجام آزمایشات تجربی و جمع بندی مشاهدات عملی که مبین کاهش اصطکاکی پوسته ایی است، و در نهایت بررسی امکان تعمیم نتایج برای شرایط دیگر پایان دهنده این بخش می باشد.

  دستگاه های طراحی و ساخته شده در بخش آزمایشگاهی شامل کوره حرارتی تشعشعی برای مقاوم سازی پوشش و همچنین محفظه های مورد نیاز برای پوشش دهی می باشد. به علاوه ساخت و راه اندازی تجهیزاتی برای مشاهده تاثیر پوشش در جریان سیال بعنوان میکرو کانال از دیگر فعالیتهای آزمایشگاهی به شمار می رود.در کنار این تجهیزات ، طراحی و ساخت دستگاه اندازه گیری زاویه دینامیکی قطره،با روشهای به جز عکسبر داری، برای ارزیابی پوشش انجام شده برای اولین بار صورت گرفته است.

  با استفاده از تجهیزات فراهم شده سطوحی با قابلیت تر ناپذیری بالاایجاد شده است. در تولید این سطوح پارامتر های محیطی و آماده سازی های اولیه ایی مورد نظر بوده است که در این بخش سعی شده تا اثر آنها بررسی و پایدار ترین حالت برای پوشش ایجاد شده معرفی گردد. نتایج آزمایشات نشان می دهد که رطوبت مطلق مناسب و آماده سازی اولیه می تواند منجر به تولید پوشش های آب گریزی با دوام بسیار زیاد گردد. بطوریکه سطح پوشش داده شده زاویه تماسی در حدود 170 درجه و زاویه دینامیکی کمتر از 10 درجه را دارا می باشد. علاوه بر این پوشش ایجاد شده در داخل آب در حدود 14 روز و در هوا بیش از 6 ماه پایدار است.

  پوشش های تولید شده مذکور، برای بررسی کاهش درگ اصطکاکی در جریان داخلی مورد استفاده قرار گرفتند.این جریان شامل جریان درون یک میکرو کانال بود .اندازه گیری ها برای افت فشار در در دو حالت حضور و عدم حضور پوشش در دبی جریانی یکسان در طول مشخص از میکرو کانال صورت گرفت و نتایج حاکی از دستیابی به کاهش افت فشاری در حدود 30% در جریان داخلی بود.

  از اهداف دیگر بخش تجربی پیش بینی میزان کاهش درگ اصطکاکی برای جریانهای آشفته و جریانهای خارجی می باشد. برای دستیابی به این هدف از فرضیه ایی استفاده شده است.بدین معنا که سطوحی که از یک فرایند ساخت پیروی کنند و نرخ برشی یکسان بر روی آنها برقرار باشد ،طول لغزش یکسانی را خواهند داشت. بدین صورت با محاسبه طول لغزش در جریان داخلی میکروکانال امکان محاسبه سرعت لغزشی و در نهایت محاسبه میزان کاهش نیروی اصطکاکی در جریان آشفته داخلی و یا افزایش سرعت در جریانهای خارجی فراهم خواهد شد.لازم به ذکر است که برای محاسبه دقیق این مسئله ،نیاز به انجام آزمایشات کاملتر و تجهیزات اندازه گیری دقیقتر می باشد.

  در بخش شبیه سازی کامپیوتری نظریه مورد تحقیق، بررسی این مساله است که چگونه می توان اثر سطوح آب گریز را در پدیده کاهش درگ توجیه نمود و عوامل موثر بر آن را در مدلسازی وارد کرد.بنابر این در قسمت فعالیتهای مربوط به مدلسازی ،با بررسی مدلهای موجود و روشهای متداول ، از مدلی به منظور امکان بررسی تاثیر پوشش آب گریز در جریان زمینه استفاده شده است.هرچند که مدل استفاده شده مشابه مدلهای ارائه شده برای شبیه سازی پوشش آب گریز می باشد اما قابلیت آن در کنار روشهای شبیه سازیی غیر از حل عددی مستقیم از جمله مواردی است که به آن پرداخته شده است. علاوه بر این امکان شبیه سازی شرایط مختلف پوشش دهی از جمله طو لهای لغزش مختلف و لغزش در راستاهای متفاوت با مدل مذکور بررسی شده و در این بخش بطور کامل مطالعه شده است. نتایج محاسباتی نشان می دهد که مدل استفاده شده بطور کامل می تواند تاثیر سطوح آب گریز را در تغییر شدت آشفتگی و میدان ورتیسیتی نشان دهد.

  از موارد دیگری که در بخش عددی به آن پرداخته شده است استفاده از روش المان تماسی به عنوان یک تابع دیواره می باشد.روش لایه تماسی این امکان را فراهم می کند تا بتوان با ارائه مدلی در مجاورت دیواره محاسبات را کاهش داد. این روش ضمن حساسیت به گرادیان فشار در فواصل مختلف دیواره قابل اعمال بوده و این ویژگی وجه تمایز این روش نسبت به بسیاری از توابع دیواره می باشد. استفاده از مدل المان تماسی باعث کاهش حدود 70% سلول های محاسباتی شده، در حالی که تخمین مناسبی از جریان در ناحیه بسیار نزدیک به دیواره به دست آمده است.

  امید است تا نتایج آزمایشگاهی و محاسباتی به دست آمده از این تحقیق ،امکان توسعه و بهبود این روش را در تحقیقات آینده روشن تر سازد.