Loading...

Coarsening Dynamics of Nanodroplets

Asgari, Mahdi | 2012

2410 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 43191 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Mechanical Engineering
  6. Advisor(s): Moosavi, Ali
  7. Abstract:
  8. Hydrodynamic mesoscopic equations are solved using boundary integral method to investigate the coarsening dynamics of two dimensional nanodroplets. The dynamics is probed by locating two drops on homogeneous, chemical heterogeneous and physical heterogeneous substrates respectively. For homogeneous substrate, the effect of different parameters like droplets distance, slip boundary condition, surface contact angle and disjoining pressure type on the dynamics is studied. Results reveal that increasing the contact angles to values larger than a critical value may qualitatively change the coarsening process and the profile of the disjoining pressure can appreciably modify the coarsening rate. Changing no slip boundary condition to slip condition and increasing slip length enhance the dynamics. Various kinds of chemical patterns like chemical gradient, stripe and step are considered to see the heterogeneity effect on the dynamics. Obtained results show that the presence of a chemical heterogeneity can enhance or weaken the coarsening dynamics depending on the pattern type and positions of the droplets on the substrate. Also physical heterogeneity in the form of step topography is employed and the effect of different geometrical parameters like step height, drops distance from the step and drops configuration and chemical parameters like wettability and disjoining pressure type is investigated. Decreasing the step height and droplets distance from the step accelerates the dynamics while decreasing surface contact angle reduces the coarsening rate. In the case of step disjoining pressure, crude previously used model is compared with more accurate new developed model to see the differences in the coarsening dynamics. Then thin film equation is solved using finite difference method to probe three dimensional coarsening dynamics. Although comparing the results of three dimensional simulation with two dimensional one reveals qualitative similar behavior which approves the method, there is an enormous difference between two cases quantitatively. Finally, some studied parameters in two dimensional analysis, are also investigated for three dimensional coarsening dynamics
  9. Keywords:
  10. Coarsening Dynamics ; Nanodroplets ; Thin Fluid Film ; Chemical Heterogeneous Substrate ; Physical Heterogeneous Substrate

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • خیسش و پخش قطرات روی سطح جامد
    • ناخیسش
    • ناخیسش خود به خودی
    • درشت‌شوندگی قطرات
    • برقراری روابط محیط پیوسته در بررسی این پدیده
    • روش‌های مدلسازی جریان سطح آزاد
    • تاریخچه‌ی پژوهش
  • معادلات حاکم و روش عددی حل آنها
    • روش حل عددی اجزای مرزی
    • معادله فیلم نازک
    • روش حل عددی معادله‌ی فیلم نازک
    • فشار انفصال
  • بررسی پدیده‌ی درشت‌شوندگی نانوقطرات بر روی سطوح همگن
    • اثر فاصله‌ی قطرات
    • اثر شرط مرزی لغزش
    • اثر زاویه‌ی تماس و پروفیل فشار انفصال
  • پدیده‌ی درشت‌شوندگی بر روی سطوح ناهمگن شیمیایی
    • سطح با گرادیان شیمیایی سازگار
    • سطح با گرادیان شیمیایی ناسازگار
    • سطح با یک باریکه‌ی ناهمگن شیمیایی
    • سطح با پله‌ی شیمیایی
  • پدیده‌ی درشت‌شوندگی بر روی سطوح ناهمگن فیزیکی
    • اثر ارتفاع پله
    • اثر محل اولیه‌ی قرارگیری قطرات
    • اثر جابجا کردن موقعیت قطرات نسبت به پله
    • اثر شرط مرزی لغزش
    • اثر زاویه‌ی تماس و فشار انفصال
  • بررسی سه بعدی پدیده‌ی درشت‌شوندگی نانوقطرات
    • مقایسه‌ی مدلسازی دو بعدی و سه بعدی با استفاده از اثر فاصله‌ی قطرات
    • اثر پله‌ی شیمیایی بر دینامیک درشت‌شوندگی
    • اثر گرادیان شیمیایی بر دینامیک درشت‌شوندگی
  • نتیجه‌گیری و ارائه‌ی پیشنهادات
...see more