مقایسه تجربی مشخصه‌های جریان و شکست جت‌های آب مستطیلی و بیضوی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی هوافضا

2 صنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

مشخصه‎های جریان جت‌های آب مستطیلی و بیضوی به صورت تجربی بررسی و مقایسه شد. دو انژکتور مستطیلی و بیضوی با مساحت‌های خروجی یکسان و با ضریب منظری 2 مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین از یک انژکتور دایروی به عنوان هندسه مرجع نیز استفاده شد. از روش سایه نگاری برای آشکارسازی جریان جت بهره گرفته شده و عکسبرداری‌ها توسط دوربین سرعت بالا صورت پذیرفت. آزمایشات برای دبی‌های جرم بین 2 لیتر بر ساعت تا 120 لیتر بر ساعت انجام شد که متناظر با اعداد وبر بین 5/0 تا تقریبا 1100 می‌باشد. رفتار فیزیکی جریان جت‌های دایروی، مستطیلی و بیضوی در رژیم‌های مختلف با بهره‌گیری از تصاویر آشکارسازی مورد مطالعه قرار گرفت و همچنین با کمک نمودار پایداری، رفتار جت‌ها مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که جت بیضوی دارای کمترین پایداری در رژیم ریلی است و زودتر از دو جت دیگر به نقطه بحرانی می‌رسد. در حالی که نقطه بحرانی انژکتورهای دایروی و مستطیلی اختلاف کمی را نشان می‌دهد. همچنین پدیده تغییر محور به عنوان مهمترین مشخصه فیزیکی جت‌های مستطیلی و بیضوی بررسی شد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که برای هر دو هندسه، طول موج تغییر محور به صورت خطی با افزایش سرعت افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Comparison of Breakup and Flow Characteristics of Rectangular and Elliptical Water Jets

نویسندگان [English]

  • amin jaberi 1
  • Mehran Tadjfar 2
  • Armin Sheidani 3
1 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology
2 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology
3 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

The flow characteristics of water jets issuing from rectangular and elliptical injectors into quiescent air were experimentally investigated. Injectors were of the same cross-sectional area and a circular injector was also employed as the reference case. Digital images taken by a diffused backlight technique were processed to extract the main characteristics of the jet column at different jet velocities. The measurements were carried out for mass flow rates varying from 2 L/h to 120 L/h with small enough steps at low speeds to capture Rayleigh regime. Aside from the qualitative description of the jet flows, stability curve was plotted to make a comparison between different jets. The comparison revealed that the ellipse jet is the first one to reach the critical Weber number, while the circular jet remains laminar at higher velocities than the other two jets. Moreover, axis-switching phenomenon was carefully studied as the common characteristic of rectangular and elliptical jets. The wavelength and maximum amplitude of axis-switching were measured at different flow conditions and the results were compared. Though the axis-switching wavelength of both jets demonstrated a linear increment with Weber number, the rectangular jet was found to increase with a higher slope.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liquid jet
  • axis switching phenomenon
  • elliptical jets
  • rectangular jets
  • jet column breakup