تعيين نوع شكست جت مايع در جريان پاشش متقاطع توسط تكنيك شليرن

Determination of liquid jet breakup type in cross-flow injection using Schlieren technique

تحقيق پيش رو به منظور بررسي تجربي نوع شكست و ميزان نفوذ جت مايع در جريان پاشش متقاطع صورت گرفت. براي مطالعه ي پارامترهاي مورد نظر از تكنيك عكسبرداري شليرن استفاده شد، اين تكنيك تركيبي از آينه هاي مقعر و عدسي هاي محدب است كه در صورت وجود دوربين پر سرعت و منبع نور مناسب، امكان ثبت تصاوير مفيد و كاربردي وجود دارد، در نهايت با پردازش تصاوير توسط نرم افزار مي توان به اطلاعات موردنياز دست يافت. در چيدمان موردنظر تيغه و عدسي محدب مرحله ي آخر حذف شد و از ديافراگم دوربين براي قطع جريان و لنز ماكرو به جاي عدسي محدب مرحله ي آخر استفاده شد. آزمايش در دما و فشار محيط و سرعت گاز مادون صوت انجام گرفت. دو عامل مهم بر ميزان نفوذ جت، نسبت شارمومنتوم و عدد آيرو ديناميكي وبر مي باشند، در اين تحقيق نسبت شار مومنتوم بين 32 تا 75 و عدد وبر بين 0/5 تا 1 متغير بودند. دو نوع شكست قابل مشاهده بود: شكست ستوني و شكست سطحي. ارتباطي بين نفوذ جت با نسبت شار مومنتوم، عدد وبر، طول شكست در جهت جريان و طول شكست در راستاي عمود بر جريان بدست آمد. نتيجه شد كاهش سرعت جريان گاز و افزايش نسبت شار مومنتوم افزايش نفوذپذيري را در پي خواهدداشت. همچنين شكست سطحي توليد ذرات بيشتري را نسبت به شكست ستوني به همراه دارد.

An experimental study has been performed to investigate the nature of breakup and penetration of liquid jet cross-flow injection. Schlieren technique was used to study the liquid jet breakup and penetration parameters. This technique is composed of concave mirrors and convex lenses which is more useful when it is combined with high speed camera and a suitable light source. The resulting images are then processed and analyzed by image processing software to extract the required information. In this setup, knife edge and the last convex lens were omitted and instead of last convex lens, camera’s aperture and macro lens were used to cut the flow. The experiment was carried out at ambient conditions and subsonic gas flow. The momentum flux ratio (q- varied from 32 to 57) and Aerodynamic Weber number (We- ranging from 0.5 to 1) were two main parameters in the penetration of the jet flow. Two modes of breakup have been noticed: Column breakup and Surface breakup. A correlation has been developed to predict the jet penetration with q, We, streamwise distance(x) and transverse distance (y). Decreasing the cross-flow velocity and increasing the momentum flux ratio resulted in the increase of jet penetration. Moreover surface breakup produced more droplets than column breakup.