School of Mechanical Engineering Dror Nissan and Lilly Verso
SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING SEMINAR
Thursday, September 13, 2018 at 14:00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206
The settling of inertial particles through a density interface
Lilly Verso
PhD. student of Prof. Alex Liberzon
A correct prediction of the particles settling velocity in stratified environments is the key to address environmental problems of dispersion of pollutants in the atmosphere and aggregation of plankton, sediments or detritus in the oceans thermocline.
In this study, we investigate the gravity-driven motion of spheres that settle/rise in a two layer ambient density fluid with and without turbulence, using Particle Image Velocimetry (PIV) and 3D Particle Tracking Velocimetry (3D-PTV). The two layers are separated by a diffusive region hereafter defined as the interface. For spheres travelling in still fluids, it was found that the stratification effects have a significant impact on the spheres settling speed in a specific range of Reynolds and Froude numbers. The velocity of both falling and rising spheres results to be non-monotonic and differ substantially from the steady-state settling velocities in the homogeneous density layers. We propose a phenomenological model to predict the settling velocity of a particle in a two-layers fluid system in the range of parameters investigated. The model is then applied to the turbulent flow case, driven by a vertically oscillating grid in the top layer. For this case our PIV measurements of the flow and estimate of the relative velocity between the fluid and the particle are utilized. Using the combined Eulerian and Lagrangian measurements, we extend the understanding of particle motion through a density stratified TNTI.
פיתוח מערכת בקרת טמפרטורה המבוססת על מעבר חום בשינוי פאזה בתווך נקבובי
Dror Nissan
סטודנט של פרופ' נעימה בראונר ופרופ' עמוס אולמן
מערכות בקרת טמפרטורה משמשות במגוון רחב של אפליקציות, כגון: רכיבים אלקטרוניים, ציוד רפואי, בקרת תהליכים בתחום הכימיה והנדסת חומרים ועוד. מטרת עבודה זו לתת פתרון יעיל וחדשני למערכת בקרת טמפרטורה של רכיב אלקטרוני המיועדת לתעשיית החלל. פעולתו התקינה של רכיב אלקטרוני לרוב מוגבלת לטווח טמפרטורות מצומצם, וכמו כן קיימות בדרך כלל דרישות נוספות, כגון שמירה על אחידות ויציבות הטמפרטורה. בתכנון של מערכת המיועדת לפעול בחלל נדרשת יעילות גבוהה, וכן מזעור מימדים ומשקל.
בעבודה זו נבחנה אפשרות ליישם מערכת בקרת טמפרטורה המבוססת על עקרון של קירור ב"הזעה" דרך תווך נקבובי (Sweat Cooling through Porous Media), כאשר נוזל קירור מוזרם בלחץ דרך התווך ועובר תהליך שינוי פאזה מנוזל לאד. הבחירה בחומר נקבובי כמצע למחליף חום מאפשרת לנצל את יתרונו הבולט, אשר בא לידי ביטוי בשטח מעבר חום גדול כתוצאה משטח פנים נפחי גדול. היתרונות העיקריים בשיטה: 1) יעילות גבוהה כתוצאה מניצול תהליך מעבר פאזה האנדותרמי הדורש הספק חום גבוה ביחס לצריכת נוזל הקירור;
2) המערכת מיושמת כ-Skin (פלטה נקבובית) על כל המשטח המחומם, לקבלת טמפרטורה אחידה ופינוי חום אחיד; 3) תוספת מינימלית של נפח ומשקל לאלמנט המקורר.
המחקר כולל חלק ניסיוני וחלק תיאורטי. בחלק הניסיוני נעשתה בדיקת ייתכנות והערכת ביצועים ראשונית על סמך נתונים אמפיריים. החלק התיאורטי התמקד בפיתוח מודל תיאורטי לחיזוי פעולת המערכת, ומהווה כלי לאופטימיזציה לטובת תכנון עתידי.
