Investigation of atomization of droplets in turbulent flows

Damlalar, gerek tek gerekse sprey ¸seklinde, birçok önemli teknolojide kullanılmaktadır. Araba motorları, jet motorların yanma odaları, roket motorları, metal parça üretimi, yüzey kaplamaları, yüzey soğutması, yüzey reaksiyonları, solunum yolu ile ilaç alımı, yangın söndürmesi, tarımsal ilaçlama ve inkjet baskı teknolojisi bunlara örnektir. Örneğin araba, jet ve roket motorlarında, damlalar, kuvvetli türbülanslı akışa maruz kalıp daha da küçük parçalara bölünmektedir. Bu parçalanmanın türbülans parametreleri ile olan ilişkisinin anlaşılması, bu konuyla ilgili teknolojilerin geliştirilmesi ve yeni teknolojilerin yaratılması için ¸cok önemlidir. Sıvı damlanın, türbülanslı gaz ortamında parçalanmasında, sıvının ¨ozellikleri, damlanın hızı ve türbülansın özellikleri etken olmaktadır. Akıştaki salınımlardan dolayı, damla üstünde kararsız kuvvetler oluşur. Damla bu kuvvetlerin etkisiyle ve damla içi viskoz ve yüzey gerilimi kuvvetlerin etkileşimi ile kararsız ¸sekilde deforme olur ve damla içi kararsız akış oluşur. Parçalanmayla ilgili etkenler, birimsiz sayılarla ifade edilmelidir. Damlanın ataletinin yüzey gerilimi kaynaklı kuvvette oranı olan Weber sayısı, damlanın Reynolds sayısı, türbülansın Reynolds sayısı, Ohnesorge sayısı, türbülansın uzunluk ölçüsünün (Kolmogorov, Taylor ve Integral) damlanın çapına oranı, parçalanma sonucu ortaya ¸çıkan ortalama damla boyutunun türbülansın uzunluk ölçüsüne oranı ve parçalanma zamanın türbülansın zaman ölçüsüne oranı bu sayıların en önemlilerine örnektir. Bunun yanı sıra, damla ve çevresindeki türbülanslı akış arasındaki ilişki sadece damlanın yüzey gerilimi, damlayı taşıyan gazın yoğunluğu ve akışın disipasyon oranı ile açıklanmıştır. Parçalanma sürecini daha iyi anlamak için, izotropik ve homojen özelliklere sahip türbülanslı akışın olduğu küp ¸şekilli bir rüzgar tüneli üretilmiştir. Damlaların kendi aralarında¸ carpışmalarını ve bu çarpışmaların parçalanma konusundaki etkisini ortadan kaldırmak için deneyler tek damlanın izotropik türbülans akışa atılıp parçalanmasını gözlemleyerek yapılmıştır. Türbülanslı akışın özellikleri sistematik olarak pervanelerin hızını ve hız profilleri aracılığıyla değiştirilmiştir.