Bir bulaşık ya da çamaşır makinesinde performans dört değişkenin bileşimidir: sıcaklık, kimyasal, süre ve mekanik etki. Tasarımın kontrol edebildiği ve analizin doğrudan katkı yaptığı taraf mekanik etkidir.
Bulaşık makinesi: püskürtme örtüsü
Dönen kollardan çıkan jetler yüzeylere çarparak kiri koparır. Kritik soru, hangi yüzeylerin ne kadar süre jet altında kaldığıdır.
Zorluklar:
- Gölgeleme. Öndeki tabak arkadakini kapatır. Sepet geometrisi ve yerleştirme deseni bu yüzden performansın parçasıdır.
- Kol dönme hızı. Yavaş dönen kol her noktada daha uzun kalır ama turu geç tamamlar. Optimum aradadır.
- Delik deseni. Delik sayısı, çapı ve açısı hem debiyi hem çarpma şiddetini belirler. Çok delik, jet başına düşük enerji demektir.
- Su sıcaklığı ve köpük. Jetin hedefe ulaşmadan dağılmasını etkiler.
Jetin bir yüzeye çarpması, doğrudan bir çarpan jet problemidir — ısı transferi yerine kayma gerilmesi aranır.
Çamaşır makinesi: farklı mekanizma
Burada temizlik jetle değil, tamburun kaldırıp bıraktığı çamaşırın kendi üzerine düşmesiyle ve deterjanlı suyun kumaştan geçmesiyle olur. Analitik soru daha çok ıslanma homojenliği ve su dolaşımıdır: çamaşırın tamamı eşit ıslanıyor mu, deterjan her yere ulaşıyor mu?
Kumaş yığını, akışa direnç gösteren ve suyu tutan bir gözenekli ortamdır; doluluk oranı arttıkça dolaşım zorlaşır ve performans düşer.
Modelleme
İki problemde de serbest yüzey vardır ve akış zamana bağlıdır. Bkz. çok fazlı akış notu. Dönen kol ve tambur için hareketli sınır yaklaşımı gerekir.
Çıktı olarak tek bir sayı değil, yüzeyler üzerinde birikmiş bir kapsama haritası aranır: çevrim boyunca her yüzeyin aldığı toplam mekanik etki.
Kaynaklar
- Hirt, C. W. & Nichols, B. D. (1981). Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics, 39(1), 201–225. DOI: 10.1016/0021-9991(81)90145-5
- Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 48(2), 89–94.