Πειραματική μελέτη ροής υγρού υμένα πάνω από κεκλιμένο περιοδικό τοίχωμα

Abstract

Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η πειραματική μελέτη της ροής υγρού υμένα πάνω από κεκλιμένο περιοδικό τοίχωμα. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται ποιοτικά η επίδραση του περιοδικού τοιχώματος στην διαμόρφωση της ελεύθερης επιφάνειας του υμένα. Ο σχηματισμός του υμένα γίνεται με την βοήθεια πειραματικής συσκευής, ανάλογης αυτής του Liu [5] και η παρατήρησή του με την μέθοδο απεικόνισης με φθορισμό (fluorescence imaging method). Για την επίτευξη αυτού του στόχου έγιναν σειρές πειραμάτων σε κλίσεις 1.3, 2.6, 3.4, 5.4 και 7.4 μοιρών. Ως ρευστό χρησιμοποιήθηκε νερό και διάλυμα νερού - γλυκερίνης 26% κ.β. Οι εικόνες που προέκυψαν, υπέστησαν ψηφιακοποίηση και επεξεργάο τηκαν με τη βοήθεια του λογισμικού πακέτου MATLAB. Παρατηρήθηκαν τρεις χαρακτηριστικές περιοχές ροής. Η περιοχή με στατική διαμόρφωση της ελεύθερης επιφάνειας του υμένα, η ασταθής περιοχή και η περιοχή τρισδιάστατης αστάθειας. Η πρώτη εμφανίζεται πάνω από τα πρώτα μήκη κύματος του τοιχώματος. Στη δεύτερη ξεχωρίζουν δυο υποπεριοχές. Η μεταβατική περιοχή και η περιοχή όπου εμφανίζονται φυσικά σολιτονικά κύματα (solitary waves). Τέλος, για μεγάλους αριθμούς Re εμφανίζεται η περιοχή της τρισδιάστατης αστάθειας. Η μετάβαση από την μια περιοχή ροής στην άλλη γίνεται κατάντη της ροής και είναι αποτέλεσμα της αύξησης του αριθμού Reynolds. Το σημείο μετάβασης είναι συνάρτηση του αριθμού Re και της γωνίας κλίσης του τοιχώματος.