Evolution of Droplet Distributions in Hydrodynamic Systems

Lapp, Tobias

dc.contributor.advisor	Hof, Björn Dr.	de
dc.contributor.author	Lapp, Tobias	de
dc.date.accessioned	2012-01-04T15:32:43Z	de
dc.date.accessioned	2013-01-18T13:42:29Z	de
dc.date.available	2013-01-30T23:51:13Z	de
dc.date.issued	2012-01-04	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B541-8	de
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2934
dc.description.abstract	Bei Tropfen in einer übersättigten Umgebung bestimmt ein komplexes Zusammenspiel von Nukleation, diffusivem Wachstum, Kollisionen und Koaleszenzen, Sedimentation und Abtropfen die Entwicklung ihrer Größenverteilung. Breite Tropfenverteilungen treten in verschiedenen Naturphänomenen auf und sind in vielen technischen Anwendungen relevant. Ich befasse mich mit dieser Fragestellung in zwei repräsentativen Systemen, für die ich auch neue Bildverarbeitungsalgorithmen zur Detektion und Verfolgung von Tropfen entwickelte: 1. Wenn Wasserdampf auf einem gekühlten Substrat kondensiert (Atemniederschlagsmuster), werden die Größenverteilungen der Tropfen mit Hilfe des Konzeptes der fraktalen Dimension charakterisiert. Dabei bestimmt die Wachstumsrate der Tropfen den Übergang im Skalenverhalten der kleinen Tropfen. Die Ergebnisse werden in einem Masterplot für die Größenverteilung, die in einem weiten Zeitbereich gemessen wurden, zusammengefasst. 2. Bei der Phasenseparation binärer Fluide verfolgen wir die Entwicklung der Tropfen von der Nukleation bis zum Niederschlag, um einen Flaschenhals in der Tropfenwachstumsrate für mittlere Tropfengrößen zu charakterisieren. Darauf basierend wird die Periodendauer der sich wiederholenden Oszillationen der Tropfenverteilung vorhergesagt. Die Periodendauer kann auf einen Masterplot reskaliert werden, wobei die Produktionsrate an Tropfenvolumen über drei Dekaden variiert und die reduzierte Temperatur einen Bereich von zwei Dekaden abdeckt.	de
dc.format.mimetype	application/pdf	de
dc.language.iso	eng	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/	de
dc.title	Evolution of Droplet Distributions in Hydrodynamic Systems	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Entwicklung von Tropfenverteilungen in hydrodynamischen Systemen	de
dc.contributor.referee	Hof, Björn Dr.	de
dc.date.examination	2011-11-25	de
dc.subject.dnb	530 Physik	de
dc.description.abstracteng	For droplets in a supersaturated environment, a complex interplay of nucleation, diffusional growth, collisions and coalescences, sedimentation and dripping determines the evolution of their size distribution. Broad size distributions of droplets are prominent in different natural phenomena and relevant to many technical applications. I address this problem in two representative settings, where I also developed novel image processing algorithms to detect and track the droplets: 1. When water vapor is condensing on a cooled substrate (breath figures), the measured droplet size distributions are characterized using the concept of a fractal dimension, where the growth rate of the droplets determines a crossover in the scaling for small droplets. The results are summarized in a master plot for the size distribution measured for a vast range of times. 2. In the phase separation of binary fluids, we follow the evolution of droplets from nucleation to precipitation in order to characterize a bottleneck in the droplet growth rate for intermediate droplet sizes. Based on this finding the period of repeated size distribution oscillations is predicted. In this case, the period can be rescaled on a master plot with production rates of droplet volume ranging over three decades and reduced temperatures ranging over two decades.	de
dc.contributor.coReferee	Tilgner, Andreas Prof. Dr.	de
dc.contributor.thirdReferee	Jürgen, Vollmer Prof. Dr.	de
dc.subject.topic	Physics	de
dc.subject.ger	Größenverteilung	de
dc.subject.ger	Phasen Separation	de
dc.subject.ger	Binäre Fluids	de
dc.subject.ger	Atemniederschlagsmuster	de
dc.subject.ger	Bildverarbeitung	de
dc.subject.ger	Tropfenerkennung	de
dc.subject.ger	Teilchenverfolgung	de
dc.subject.eng	droplet size distribution	de
dc.subject.eng	phase separation	de
dc.subject.eng	binary fluids	de
dc.subject.eng	breath figures	de
dc.subject.eng	image processing	de
dc.subject.eng	droplet detection	de
dc.subject.eng	particle tracking	de
dc.subject.bk	33.00	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3295-2	de
dc.identifier.purl	webdoc-3295	de
dc.affiliation.institute	Fakultät für Physik	de
dc.subject.gokfull	RDE 000: Experimentalphysik	de
dc.identifier.ppn	688587909	de

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Fakultät für Physik (inkl. GAUSS) [925]

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