Bu araştırmada, Sabit Sıcaklık Konfigürasyonunda, yüksek Prandtl sayısına sahip, silindirik bir kaptaki akışkanın yüzey gerilimli konveksiyon hareketi (Marangoni konveksiyonu) incelenmiştir. Kararlı ve osilasyonlu yüzey gerilimli konveksiyon hareketi deneysel olarak araştırılmıştır. Ayrıca, kararlı yüzey gerilimli konveksiyon hareketi için nümerik çalışma yapılmıştır. Deney akışkanı, 30, 25 ve 20 mm çapındaki deney silindirlerinin simetri eksenine yerleştirilen silindirik bakır çubuk tarafından ısıtılmış ve deney silindirinin dış kenarına sarılan bakır boru içerisinden geçen su ile soğutulmuştur. Deney akışkanı olarak kinematik viskozitesi 5 cSt olan silikon yağı kullanılarak belli şartlar altında akış hareketleri ve sıcaklık osilasyonları gözlenmiştir. Farklı soğuk duvar sıcaklıklarının, farklı ortam sıcaklıklarının ve farklı boyutsal oranların, kararlı haldeki akışkan hareketinin periyodik osilasyonlu akış hareketine başlama noktasına etkileri araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, akışkanın serbest yüzeyinden ortama olan ısı transferi miktarının ve akışkan içerisindeki batmazlık etkilerinin artması durumunda, osilasyona başlama noktasının (ATkr) azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Marangoni konveksiyonu, kararlı yüzey gerilimli konveksiyon hareketi, periyodik osilasyonlu konveksiyon hareketi, sabit sıcaklık konfigürasyonu.
In this research, thermocapillary convection (Marangoni convection) of high Prandtl number fluid was examined in Constant Temperature Configuration. Steady and oscillatory thermocapillary convection were investigated experimentally. Additionally, numerical computations were done for steady thermocapillary convection. Experiment fluid was heated from center and cooled from side wall of a cylindrical container with 30, 25, and 20 mm diameter. Flow and temperature oscillations were observed under various conditions using 5 cSt silicone oil in the test fluid. The effect of different cold wall temperatures, different ambient air temperatures, and different aspect ratios on the onset of the oscillations was investigated. As a result of experiments, it was concluded that critical temperature difference (ATcr) decreased when heat transfer from free surface of the fluid to ambient air and buoyancy effects in the fluid increased. Keywords: Marangoni convection, steady thermocapillary convection, oscillatory thermocapillary convection, constant temperature configuration.
Tez (Doktora) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, 2009.
Kaynakça var.
Bu araştırmada, Sabit Sıcaklık Konfigürasyonunda, yüksek Prandtl sayısına sahip, silindirik bir kaptaki akışkanın yüzey gerilimli konveksiyon hareketi (Marangoni konveksiyonu) incelenmiştir. Kararlı ve osilasyonlu yüzey gerilimli konveksiyon hareketi deneysel olarak araştırılmıştır. Ayrıca, kararlı yüzey gerilimli konveksiyon hareketi için nümerik çalışma yapılmıştır. Deney akışkanı, 30, 25 ve 20 mm çapındaki deney silindirlerinin simetri eksenine yerleştirilen silindirik bakır çubuk tarafından ısıtılmış ve deney silindirinin dış kenarına sarılan bakır boru içerisinden geçen su ile soğutulmuştur. Deney akışkanı olarak kinematik viskozitesi 5 cSt olan silikon yağı kullanılarak belli şartlar altında akış hareketleri ve sıcaklık osilasyonları gözlenmiştir. Farklı soğuk duvar sıcaklıklarının, farklı ortam sıcaklıklarının ve farklı boyutsal oranların, kararlı haldeki akışkan hareketinin periyodik osilasyonlu akış hareketine başlama noktasına etkileri araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, akışkanın serbest yüzeyinden ortama olan ısı transferi miktarının ve akışkan içerisindeki batmazlık etkilerinin artması durumunda, osilasyona başlama noktasının (ATkr) azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Marangoni konveksiyonu, kararlı yüzey gerilimli konveksiyon hareketi, periyodik osilasyonlu konveksiyon hareketi, sabit sıcaklık konfigürasyonu.
In this research, thermocapillary convection (Marangoni convection) of high Prandtl number fluid was examined in Constant Temperature Configuration. Steady and oscillatory thermocapillary convection were investigated experimentally. Additionally, numerical computations were done for steady thermocapillary convection. Experiment fluid was heated from center and cooled from side wall of a cylindrical container with 30, 25, and 20 mm diameter. Flow and temperature oscillations were observed under various conditions using 5 cSt silicone oil in the test fluid. The effect of different cold wall temperatures, different ambient air temperatures, and different aspect ratios on the onset of the oscillations was investigated. As a result of experiments, it was concluded that critical temperature difference (ATcr) decreased when heat transfer from free surface of the fluid to ambient air and buoyancy effects in the fluid increased. Keywords: Marangoni convection, steady thermocapillary convection, oscillatory thermocapillary convection, constant temperature configuration.