آمار

تعداد نشریات8
تعداد شماره‌ها432
تعداد مقالات5,608
تعداد مشاهده مقاله7,302,219
تعداد دریافت فایل اصل مقاله6,126,758
َشکری, روژین, تاج فر, مهران, جابری, امین. (1400). بررسی تجربی جت‌های مایع مستطیلی تزریق‌شده به درون ‌‌‌‌‌‌جریان گازی عرضی فروصوت. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 53(شماره 5 (Special Issue)), 3117-3134. doi: 10.22060/mej.2020.17526.6612
روژین َشکری; مهران تاج فر; امین جابری. "بررسی تجربی جت‌های مایع مستطیلی تزریق‌شده به درون ‌‌‌‌‌‌جریان گازی عرضی فروصوت". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 53, شماره 5 (Special Issue), 1400, 3117-3134. doi: 10.22060/mej.2020.17526.6612
َشکری, روژین, تاج فر, مهران, جابری, امین. (1400). 'بررسی تجربی جت‌های مایع مستطیلی تزریق‌شده به درون ‌‌‌‌‌‌جریان گازی عرضی فروصوت', نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 53(شماره 5 (Special Issue)), pp. 3117-3134. doi: 10.22060/mej.2020.17526.6612
َشکری, روژین, تاج فر, مهران, جابری, امین. بررسی تجربی جت‌های مایع مستطیلی تزریق‌شده به درون ‌‌‌‌‌‌جریان گازی عرضی فروصوت. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 1400; 53(شماره 5 (Special Issue)): 3117-3134. doi: 10.22060/mej.2020.17526.6612

بررسی تجربی جت‌های مایع مستطیلی تزریق‌شده به درون ‌‌‌‌‌‌جریان گازی عرضی فروصوت

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
مقاله 1، دوره 53، شماره 5 (Special Issue)، مرداد 1400، صفحه 3117-3134    اصل مقاله (2.26 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.17526.6612
نویسندگان
روژین َشکری؛ مهران تاج فر؛ امین جابری*
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
چکیده
در این پژوهش مشخصه‌های جریان جت‌های مایع مستطیلی تزریق‌شده 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. با افزایش نسبت مومنتوم، قدرت جت افزایش یافته و کمتر در جریان خم می‌شود. نسبت منظری تاثیر کمتری بر روی مسیر جت داشته است اما پهنای جت به شدت تحت تاثیر نسبت منظری می‌باشد. همچنین، نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که علاوه بر نسبت مومنتوم، عدد وبر جت نیز تاثیر بسزایی بر روی مسیر جت و پهنای جت دارد. با افزایش عدد وبر گاز، نیروی پسای وارد بر ستون مایع افزایش یافته و در نتیجه جت بیشتر در جریان گاز خم می‌شود. 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 به‌دست‌آمده برای پهنای جت، مشخص شد که پدیده تغییر محور به طور مستقیم موجب افزایش پهنای جت می‌شود.
کلیدواژه‌ها
جت مستطیلی؛ مسیر جت مایع؛ پهنای جت مایع؛ تزریق جت مایع به جریان گازی
عنوان مقاله [English]
Rectangular liquid jets injected transversely into subsonic crossflow
نویسندگان [English]
Rojin Shokri؛ Mehran Tadjfar؛ Amin Jaberi
Amirkabir University of Technology, Department of Aerospace Engineering
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 jet flow. The backlight shadowgraphy technique 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 was most effective on the jet trajectory while aspect ratio was of least importance. Also, 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 influenced the width of liquid jets.
کلیدواژه‌ها [English]
Rectangular jet, Trajectory, Liquid jet width, Gaseous crossflow
مراجع
  1. Y. Leong, V.G. McDonell, G.S. Samuelsen, Mixing of an airblast-atomized fuel spray injected into a crossflow of air, University of California, Irvine, 2000.
  2. H. Lefebvre, D.R. Ballal, Gas turbine combustion: alternative fuels and emissions, CRC press, 2010.
  3. Inamura, N. Nagai, Spray characteristics of liquid jet traversing subsonic airstreams, Journal of Propulsion and Power, 13(2) (1997) 250-256.
  4. S. Prakash, H. Gadgil, B. Raghunandan, Breakup processes of pressure swirl spray in gaseous cross-flow, International Journal of Multiphase Flow, 66 (2014) 79-91.
  5. Chen, C. Smith, D. Schommer, A. Nejad, Multi-zone behavior of transverse liquid jet in high-speed flow, in: 31st Aerospace Sciences Meeting, 1993, pp. 453.
  6. -K. Wu, K.A. Kirkendall, R.P. Fuller, A.S. Nejad, Breakup processes of liquid jets in subsonic crossflows, Journal of Propulsion and Power, 13(1) (1997) 64-73.
  7. Mazallon, Z. Dai, G. Faeth, Primary breakup of nonturbulent round liquid jets in gas crossflows, Atomization and Sprays, 9(3) (1999).
  8. Broumand, M. Birouk, Effect of nozzle-exit conditions on the near-field characteristics of a transverse liquid jet in a subsonic uniform cross airflow, Physics of Fluids, 29(11) (2017) 113303.
  9. Sallam, C. Aalburg, G. Faeth, Breakup of round nonturbulent liquid jets in gaseous crossflow, AIAA journal, 42(12) (2004) 2529-2540.
  10. Lee, C. Aalburg, F.J. Diez, G.M. Faeth, K.A. Sallam, Primary breakup of turbulent round liquid jets in uniform crossflows, AIAA journal, 45(8) (2007) 1907-1916. [1] T. Kasyap, D. Sivakumar, B. Raghunandan, Flow and breakup characteristics of elliptical liquid jets, International journal of multiphase flow, 35(1) (2009) 8-19.
  11. -L. Ng, R. Sankarakrishnan, K. Sallam, Bag breakup of nonturbulent liquid jets in crossflow, International Journal of Multiphase Flow, 34(3) (2008) 241-259.
  12. Song, K. Ahn, M.-k. Kim, Y. Yoon, Effects of orifice internal flow on liquid jets in subsonic crossflows, Journal of Propulsion and Power, 27(3) (2011) 608-619.
  13. -h. Wang, Y. Huang, S.-l. Wang, Z.-l. Liu, Bag breakup of turbulent liquid jets in crossflows, AIAA journal, 50(6) (2012) 1360-1366
  14. Farvardin, M. Johnson, H. Alaee, A. Martinez, A. Dolatabadi, Comparative study of biodiesel and diesel jets in gaseous crossflow, Journal of Propulsion and Power, 29(6) (2013) 1292-1302.
  15. Eslamian, A. Amighi, N. Ashgriz, Atomization of liquid jet in high-pressure and high-temperature subsonic crossflow, AIAA journal, 52(7) (2014) 1374-1385.
  16. Amighi, N. Ashgriz, Global Droplet Size in Liquid Jet in a High-Temperature and High-Pressure Crossflow, AIAA Journal, 57(3) (2019) 1260-1274.
  17. -Y. No, A review on empirical correlations for jet/spray trajectory of liquid jet in uniform cross flow, International journal of spray and combustion dynamics, 7(4) (2015) 283-313.
  18. Broumand, M. Birouk, Liquid jet in a subsonic gaseous crossflow: Recent progress and remaining challenges, Progress in Energy and Combustion Science, 57 (2016) 1-29.
  19. Gutmark, F. Grinstein, Flow control with noncircular jets, Annual review of fluid mechanics, 31(1) (1999) 239-272.
  20. Kasyap, D. Sivakumar, B. Raghunandan, Flow and breakup characteristics of elliptical liquid jets, International journal of multiphase flow, 35(1) (2009) 8-19.
  21. Wang, T. Fang, Liquid jet breakup for non-circular orifices under low pressures, International Journal of Multiphase Flow, 72 (2015) 248-262.
  22. Rajesh, R. Sakthikumar, D. Sivakumar, Interfacial oscillation of liquid jets discharging from non-circular orifices, International Journal of Multiphase Flow, 87 (2016) 1-8.
  23. Tadjfar, A. Jaberi, Effects of aspect ratio on the flow development of rectangular liquid jets issued into stagnant air, International Journal of Multiphase Flow, 115 (2019) 144-157.
  24. Lee, W. Kim, W.-S. Yoon, Spray formation by like-doublet impinging jets in low speed cross-flows, Journal of mechanical science and technology, 23(6) (2009) 1680-1692.
  25. [1] A.H. Lefebvre, D.R. Ballal, Gas turbine combustion: alternative fuels and emissions, CRC press, 2010.
  26. S. Prakash, H. Gadgil, B. Raghunandan, Breakup processes of pressure swirl spray in gaseous cross-flow, International Journal of Multiphase Flow, 66 (2014) 79-91.
  27. Zhang, B. Bai, Y. Wang, Quantitative description of droplet dispersion of hollow cone spray in gaseous crossflow, Experimental Thermal and Fluid Science, 93 (2018) 398-408.
  28. Jadidi, V. Sreekumar, A. Dolatabadi, Breakup of elliptical liquid jets in gaseous crossflows at low Weber numbers, Journal of Visualization, 22(2) (2019) 259-271.
  29. Song, D. Hwang, K. Ahn, Effect of Orifice Geometry on Column Trajectories of Liquid Jets in Crossflows, International Journal of Aeronautical and Space Sciences, 20(1) (2019) 139-149.
  30. Morad, H. Khosrobeygi, Penetration of elliptical liquid jets in low-speed crossflow, Journal of Fluids Engineering, 141(1) (2019) 011301.
  31. Rezaei, M. Tadjfar, Experimental Comparison of Injection Elliptical and Circular Liquid Jets into an Air Crossflow, in:  Amirkabir Journalof Mechanical Engineering, 2018. (In Persian)
  32. Jaberi, M. Tadjfar, Wavelength and frequency of axis-switching phenomenon formed over rectangular and elliptical liquid jets, International Journal of Multiphase Flow, 119 (2019) 144-154.
  33. Ahn, J. Kim, Y. Yoon, Effects of orifice internal flow on transverse injection into subsonic crossflows: Cavitation and hydraulic flip, Atomization and Sprays, 16(1) (2006).
  34. Tambe, S.-M. Jeng, H. Mongia, G. Hsiao, Liquid jets in subsonic crossflow, in: 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2005, pp. 731.
  35. Birouk, C. Iyogun, N. Popplewell, Role of viscosity on trajectory of liquid jets in a cross-airflow, Atomization and Sprays, 17(3) (2007).
  36. P. Tan, The physics of twin-fluid jet-in-crossflow at atmospheric and jet-engine operating conditions, Physics of Fluids, 31(4) (2019) 045106.
  37. Jaberi, Amin, and Mehran Tadjfar. "Flow Characteristics of Water Jets Discharging from Rectangular and Elliptical Injectors." ASME 2018 5th Joint US-European Fluids Engineering Division Summer Meeting. American Society of Mechanical Engineers, 2018.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 811
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,055


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب