مطالعه تجربي واپاشي صفحه مايع در حضور جريان عرضي

Experimental Study of Liquid Sheet Breakup in Cross Flow

مطالعه روي توليد اسپري در حضور جريان عرضي به علت مزاياي زياد آن توسط محققان زيادي مورد توجه قرار گرفته است كه با توجه به هندسه انژكتور استفاده شده، سيال خروجي از آن مي تواند به صورت جت يا صفحه مايع باشد. تحقيق پيش رو به منظور بررسي تجربي نحوه شكست صفحه مايع و تاثير اعداد بي بعد در نفوذ و مسير آن در جريان پاشش متقاطع انجام شده است. براي مطالعه پارامترهاي مورد نظر از روش سايه نگاري استفاده شده است. در اين كار تاثير اعداد بي بعد (نسبت مومنتوم و وبر) در نحوه شكست صفحه مايع مورد بررسي قرار گرفته است و همچنين براساس اعداد بي بعد براي مسير پاشش، طول و ارتفاع صفحه ستون مايع معادلاتي ارايه شده است. آزمايش ها در فشار و دماي محيط صورت گرفته است و عدد وبر گاز از 0/8 تا 12/5، نسبت شار مومنتوم از 17/4 تا 250 و عدد رينولدز هوا از 2400 تا 10227 تغيير مي كند. در محدوده وبر گازي ارايه شده سه نوع شكست ستوني، شكست ستوني كيسه اي و شكست كيسه اي اتفاق مي افتد كه عدد وبر تاثيرگذارترين پارامتر در تعيين رژيم هاي شكست است. همچنين يافته ها بيانگر آن هستند كه افزايش نسبت مومنتوم تاثير زيادي در عمق نفوذ صفحه مايع داخل جريان عرضي داشته ولي تاثير خيلي كمي در رژيم هاي شكست دارد.

The present study was performed to experimentally investigate the regime of the liquid sheet breakup and the effects of dimensionless numbers on the penetration and trajectory of the liquid sheet in cross flow condition. The shadowgraphy technique was applied to study the tests. In this work, the effect of the non-dimensional numbers (momentum ratio and Weber number) were surveyed on the breakup of the liquid sheet. Also, some equations for the injection trajectory, the length, and the height of the jet were presented based on these nondimensional numbers. The tests were done at atmospheric pressure and temperature, where the Weber number range is from 0.8 to 12.5, the variations of the momentum ratio are from 17.4 to 250, and the changes in the Reynolds number are from 2400 to 10227. Three regimes of jet breakup were observed, defined as column breakup, column-bag breakup, and bag breakup. The Weber number is the most effective parameter in the regime change of the liquid sheet breakup. The results also indicated that the increase in the momentum ratio has a great influence on the depth of penetration of the liquid sheet, but it has a very small effect on the breakup regimes.