بررسي تجربي اتميزاسيون جت آب در جريانهاي هوا

Experimental Investigation of Atomization of Water Jets in Air Streams

اتميزاسيون فرآيندي است كه از طريق آن حجم مايع به اسپري تبديل مي شود. اين فرآيند شامل شكست جت مايع يا صفحه مايع است كه از انژكتور خارج مي شود. در اين مقاله به صورت تجربي مدل ها و مكانيزم هاي شكست جت و صفحه مايع شكل گرفته به وسيله برخورد جت در سرعت هاي مختلف در محيط ساكن و در جريان هاي موافق، عرضي و مخالف هوا مورد بررسي قرار گرفته اند. همچنين، اثر زاويه برخورد ، قطر انژكتور و طول قبل برخورد جت ها در شكل گيري صفحه مايع مطالعه شده است. براي بررسي الگوهاي مختلف تشكيل شده در اين اندركنش، از عكس برداري استفاده شده است. براي توليد جت، انژكتورهايي با قطرهاي 9/0 و 4/0 ميلي متر با محدوده سرعت 1 تا 33 متر بر ثانيه، منطبق بر محدوده عدد رينولدز 000و3 تا 000و30 به كار گرفته شده اند. در اين مطالعه، جت هاي آب با مدل شكست رايلي در سرعت هاي پايين و شكست ناشي از باد اوليه در سرعت-هاي بالاي جت دچار شكست شدند. طول شكست اندازه گرفته شده هم خواني بسيار خوبي با رابطه سلام دارد. در بررسي شكست جت در جريان عرضي، شش مدل شكست شبه رايلي، آشفته، ستوني، متورم، چندحالته، و برشي مشاهده مي شود. در اين مقاله، همچنين رابطه اي براي عمق نفوذ جت آب در جريان هواي مخالف ارايه شده است. با مقايسه كيفي عكس هاي گرفته شده از برخورد جت ها، محدوده سرعت و عدد رينولدز مدل هاي حاشيه بسته ، قطره متناوب ، حاشيه باز و كاملا توسعه يافته تعيين شد. همچنين، مشاهده شد كه با افزايش طول قبل برخورد جت ها ناپايداري ها روي صفحه افزايش مي يابند .

Atomization is a process by which a volume of liquid is converted spray. This process includes the breakup of the liquid jet or the liquid sheet exiting the injector. This paper has experimentally investigated the models and mechanisms for the breakup of the liquid jet and the liquid sheet formed by the jets impingement in a still environment and in an environment with counter flow, coflow, and cross flow. Also, the effects of the impingement angle, injector diameter, and jet length before impingement on the formation of the liquid sheet have been explored. Imaging has been employed to investigate different patterns formed by these interactions. To produce water jets, injectors with 0.4 and 0.9 mm diameters at a velocity range of 1-33 m/s and in accordance with Reynolds numbers between 3,000 and 30,000 have been used. It was found that in the low flow speed range, the water jet breaks up by the Rileyʹs breakup model. While in high speed range, the breakup model is the firstwind - induced breakup model. The measured breakup length has a very good agreement with the result of Sallam’s equation. In investigating the breakup of liquid jets in cross flow, six breakup models were observed, including Rayleigh-like, turbulent, column, bag, multimode and shear breakup models. Also, in paper, an equation has been presented for the penetration of water jet into an air counter flow. Through a qualitative comparison of the images taken from the impingement of two water jets, velocity and Reynolds number ranges of the closed rim, alternating drops, open rim, and fully-developed models were determined. It was observed that, by increasing pre- impingement length of a jet, the instabilities on the liquid sheet increase.