Numerical and experimental investigation of the effect of channel geometry on cavity formation in microfluidic channels

Düşük basınçlı bölgelerdeki kavitasyon oluşumu, akışkanlar mekaniğinde kaotik bir bozulmaya sebep olmaktadır. Karmaşık doğası sebebiyle bu tarz çok fazlı akış modellemeleri hem zaman hem de bilgisayar gücü olarak pahalı olmaktadır. Bu modelleme çalışmalarının OpenFOAM gibi açık kaynaklı yazılımlar ile yapılması ise hem lisans maliyetini düşürmekte hem de, içerisinde kolayca değişiklik yapılmasına izin vermektedir. Bu kapsamda yapılan tez çalışmasında, OpenFOAM yazılımı kullanılarak, kavitasyon oluşabilecek farklı geometriler incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar hem literatür hem de, yapılan deneyler ile karşılaştırılmıştır. Çipler yumuşak fotolitografi ile üretilmiş ve florans parçacıklar ile karıştılan akış florans mikroskobu ile görüntülenmiştir. Sonuçlar OpenFOAM'un bu tip bir modellemeyi yapabildiğini göstermiştir. Kanal çapının arttırılmasının, baloncuk oluşumunu sağlayan basınç düşüşünü azaltmaktadır. Aynı zamanda kanal çapının düşürülmesinin ise sürtünme ve viskoz kuvvetlerin baskın hale gelmesine sebep olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, mikro kanallarda farklı geometrilerde incelenen kavitasyon oluşumu başarılı bir şekilde gözlemlenmiş ve deneyler ile doğrulanmıştır.