ΠροτεινόμεναΘέματακαιΑνάθεσηΔιπλωματικώνΕργασιών
Ψύξη επιφανειών μέσω εξάτμισης μικροσταγόνων
Η εξάτμιση σταγόνων που επικάθονται σε στερεές επιφάνειες είναι ένα πολύ σημαντικό φαινόμενο που εμφανίζεται σε πολλά συστήματα και μεγάλο εύρος επιστημονικών και  βιομηχανικών εφαρμογών, από την εξάτμιση και ψύξη με ψεκασμό (spray cooling) ηλεκτρονικών εξαρτημάτων έως την στερεά εναπόθεση υμενίων και DNA. Οι φυσικοί μηχανισμοί που διέπουν την εξάτμιση σταγόνων είναι ιδιαίτερα περίπλοκοι. Περιλαμβάνουν τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ του στερεού, του περιβάλλοντος ρευστού και της σταγόνας, τη μεταφορά μάζας ατμού από τη διεπιφάνεια υγρού/ περιβάλλοντος, τις τριχοειδείς (capillary) ροές εντός της σταγόνας αλλά και ροές λόγω θερμικής άνωσης. Τα φαινόμενα μεταφοράς γίνονται ακόμα πιο περίπλοκα αν ληφθεί υπόψη και η χημική/γεωμετρική ετερογένεια της επιφάνειας. Στη περίπτωση ΅ΆπραγματικώνΆΆ επιφανειών, είναι αποδεκτό πειραματικά ότι οι σταγόνες εξατμίζονται ακολουθώντας  μεικτό μηχανισμό εξάτμισης. Τόσο η γωνία επαφής όσο και η διάμετρος διαβροχής της σταγόνας μειώνονται με το χρόνο και η γραμμή επαφής προσκολλάται και αποκολλάται από τις ατέλειες της επιφάνειας (stick-slip motion). Καλύτερη κατανόηση των παραπάνω μηχανισμών είναι κρίσιμη για τον έλεγχο της τελικής κατανομής στερεών σωματιδίων σε εφαρμογές στερεάς εναπόθεσης.
Σε αυτή τη διπλωματική εργασία θα πραγματοποιηθεί υπολογιστική μελέτη της εξάτμισης σταγόνων από υδρόφιλα και υδρόφοβα υποστρώματα διαφορετικής τραχύτητας χρησιμοποιώντας μια πρόσφατα αναπτυγμένη υπολογιστική προσέγγιση που επιτρέπει τη ρεαλιστική μελέτη της κίνησης της γραμμής επαφής. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων θα συγκριθούν με πειραματικά δεδομένα εξάτμισης. Οι υπολογισμοί θα πραγματοποιηθούν με το εμπορικό λογισμικό COMSOL Multiphysics. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα διεξαγωγής πειραμάτων στο εργαστήριο με ολοκληρωμένη διάταξη γωνιομέτρου και θαλάμου ελεγχόμενης ατμόσφαιρας.
1.Chamakos, N. T., Kavousanakis, M. E., Boudouvis, A. G., & Papathanasiou, A. G. (2016). Phys. Fluids, 28(2), 022105.
2.Sirringhaus, H., Kawase, T., Friend, R. H., Shimoda, T., Inbasekaran, M., Wu, W., & Woo, E. P. (2000). Science. 290 (5499): 2123-2126.
3. Bourges-Monnier, C., & Shanahan, M. E. R. (1995). Langmuir, 11(7): 2820-2829.

 

Επιβλέπων μέλος ΔΕΠ: Αθανάσιος Παπαθανασίου

Τομέας: Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων

Σχετικό Μάθημα : Φαινόμενα Μεταφοράς II: Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας

Περίοδος Ανάθεσης: Νοεμβρίου Ακ. Έτους 2022-2023