Řešení vývoje nestabilit kapalného filmu s následným odtržením kapek
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Dizertační práce se věnuje studiu nestabilit tenkých kapalných filmů až do fáze odtržení kapek. Dle typu struktur a dějů na povrchu filmu byly na základě literární rešerše klasifikovány čtyři typy nestabilit: dvoudimenzionální pomalé vlny, dvoudimenzionální rychlé vlny, třídimenzionální vlny, solitární vlny a fáze odtrhávání kapek z povrchu filmu. Práce analyzuje fyzikální principy vzniku nestabilit a zabývá se matematickou formulací problému. Jako příčina nestabilit jsou identifikovány smykové napětí a tlak působící na povrch filmu. Matematické modely predikce nestabilit jsou demonstrovány pomocí přístupů založených na řešení Orrovy-Sommerfeldovy rovnice a pomocí řešení pohybových rovnic v integrálním tvaru. Dále jsou uvedeny modely fluktuací smykového napětí a tlaku působících na povrch filmu a vybrané modely tloušťky filmu. Těžiště práce je zaměřeno na predikci iniciace dvoudimenzionálních vln pomocí integrálního přístupu. Charakteristiky fluktuací smykového napětí a tlaku na hladině filmu byly modelovány pomocí simulací proudění vzduchu nad pevným povrchem. V závěru práce jsou uvedena kritéria odtržení kapek v závislosti na rychlosti proudění vzduchu a tloušťce filmu.
This dissertation deals with instabilities of thin liquid films up to entrainment of drops. Four types of instabilities have been classified depending on the type of structure and process on the liquid film surface: two-dimensional slow waves, two-dimensional fast waves, three-dimensional waves, solitary waves and entrainment of drops from the film surface. This thesis analyzes the physical principles of instabilities and deals with the mathematical formulation of the problem. Shear and pressure forces acting on the surface of the liquid film are identified as the cause of instabilities. Mathematical models for predicting instabilities are demonstrated using approaches based on solving the Orr-Sommerfeld equation and the equations of motion in integral form. Models of shear and pressure forces acting on the surface of the film and selected models of film thickness are presented. The work is focused on the prediction of the initiation of two-dimensional waves using the integral approach. Shear stress and pressure forces acting on the liquid film surface have been modeled using the simulation of air flow over a solid surface. Finally, criteria for drop entrainment are presented with their dependence on air velocity and film thickness.
This dissertation deals with instabilities of thin liquid films up to entrainment of drops. Four types of instabilities have been classified depending on the type of structure and process on the liquid film surface: two-dimensional slow waves, two-dimensional fast waves, three-dimensional waves, solitary waves and entrainment of drops from the film surface. This thesis analyzes the physical principles of instabilities and deals with the mathematical formulation of the problem. Shear and pressure forces acting on the surface of the liquid film are identified as the cause of instabilities. Mathematical models for predicting instabilities are demonstrated using approaches based on solving the Orr-Sommerfeld equation and the equations of motion in integral form. Models of shear and pressure forces acting on the surface of the film and selected models of film thickness are presented. The work is focused on the prediction of the initiation of two-dimensional waves using the integral approach. Shear stress and pressure forces acting on the liquid film surface have been modeled using the simulation of air flow over a solid surface. Finally, criteria for drop entrainment are presented with their dependence on air velocity and film thickness.
Description
Citation
KNOTEK, S. Řešení vývoje nestabilit kapalného filmu s následným odtržením kapek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. (člen)
doc. RNDr. Libor Čermák, CSc. (člen)
doc. Ing. Jiří Fürst, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (člen)
Ing. Matěj Forman, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2013-08-27
Defence
DDP je zaměřena na teoretický výzkum širokého spektra nestabilit kapalinového filmu matematickými metodami. Téma je aktuálně s dopadem do inženýrských řešení problémů přenosu tepla v kap. filmech, obtékání křídel, vytváření pal. směsí apod.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení