بررسی تجربی جت‌های مایع مستطیلی تزریق شده به درون ‌‌‌‌‌‌جریان گازی عرضی فروصوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی هوافضا

2 صنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در این پژوهش مشخصه‌های جریان جت‌های مایع مستطیلی تزریق شده به جریان گازی عرضی فروصوت به صورت تجربی بررسی شده است. از چهار انژکتور با نسبت منظری‌های 1، 2، 3 و 4 برای بررسی جت‌های مستطیلی استفاده شده است. فیزیک لحظه‌ای جریان با استفاده از عکس‌برداری سرعت بالا ثبت شده و پارامترهای مختلف جریان به کمک کدهای پردازش تصویر محاسبه شده‌اند. با توجه به تصاویر آشکارسازی جریان، رژیم‌های ستونی، کمانی، کیسه‌ای و ترکیبی (کیسه‌ای و برشی) مشاهده شده‌اند. همچنین، تاثیر نسبت مومنتوم و نسبت منظری بر مشخصه‌های جت مایع مستطیلی از جمله مسیر، پهنا و تشکیل کیسه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که علاوه بر نسبت مومنتوم، عدد وبر جت نیز تاثیر بسزایی بر روی مسیر جت و پهنای جت دارد. از طرفی مشاهده شد که نسبت منظری تاثیر اندکی بر روی مسیر جت دارد. بر همین اساس، مدلی ریاضی برای تخمین مسیر جت مستطیلی ارائه شد که در آن اعداد وبر جت و گاز، و همچنین ضریب منظری به عنوان متغیرهای مدل در نظر گرفته شده‌اند. با توجه به نتایج به دست آمده برای پهنای جت، مشخص شد که پدیده تغییر محور به طور مستقیم موجب افزایش پهنای جت می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Rectangular Liquid Jets Injected Transversely into Subsonic Crossflow

نویسندگان [English]

  • Rojin Shokri 1
  • Mehran Tadjfar 2
  • Amin Jaberi 3
1 Amirkabir University of Technology, Department of Aerospace Engineering
2 Amirkabir University of Technology, Department of Aerospace Engineering
3 Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

Rectangular liquid jets injected into gaseous crossflow were experimentally investigated. In this study, water was used as the working fluid. Four rectangular injectors with aspect ratios of 1, 2, 3 and 4 were manufactured to study the physics of the jet flow. Diffused backlight shadowgraphy along with high speed photography was employed to capture the instantaneous physics of the liquid jet flow. Based on the flow visualizations, different breakup regimes including column breakup, arcade breakup, bag and multiple breakup were identified. Trajectory and width of the liquid jets were measured using an in-house image processing program. Effects of momentum ratio, aspect ratio and gas velocity on trajectory and width were investigated. The results showed that the momentum ratio most effective on the jet trajectory and aspect ratio was of least importance. A mathematical model was suggested to estimate the trajectory of liquid jets. In this model, jet Weber number, gas Weber number and aspect ratio were introduced as the variables. Furthermore, it was revealed that aspect ratio directly influences the jet width since it changes the axis-switching characteristics of the liquid jet.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rectangular jet
  • liquid jet trajectory
  • liquid jet width
  • liquid jet into gaseous crossflow