مطالعه تجربي جت مايع در جريان پاشش متقاطع توسط تكنيك شلرين

An Experimental Study of Liquid Jet into a Cross Flow, Based on Schlieren Technique

تحقيق پيش رو به‌منظور بررسي تجربي نوع شكست و ميزان نفوذ جت مايع در جريان پاشش متقاطع صورت گرفته است. براي مطالعه پارامترهاي مورد‌نظر از تكنيك شلرين استفاده ‌شده است. اين تكنيك تركيبي از آينه‌هاي مقعر‌ و عدسي‌هاي محدب است كه در صورت وجود دوربين پر‌سرعت و منبع نور مناسب امكان ثبت تصاوير مفيد و كاربردي وجود خواهد ‌داشت. در نهايت، با پردازش تصاوير توسط نرم‌افزار مي‌توان به اطلاعات موردنياز دست يافت. آزمايش در دما و فشار محيط و سرعت گاز مادون صوت انجام شد. دو عامل مهم بر ميزان نفوذ جت، نسبت شار‌مومنتوم و عدد وبر مي‌باشند. در اين تحقيق، نسبت شار‌مومنتوم بين 32 تا 57 و عدد وبر گاز بين 5/0 تا 1 در نظر گرفته شدهاند. دو نوع شكست قابل مشاهده است: شكست ستوني و شكست سطحي. ارتباطي بين نفوذ جت با نسبت شار‌مومنتوم، عدد وبر، طول شكست در جهت جريان و طول شكست در راستاي عمود بر جريان به دست آمده است. طبق نتايج، كاهش سرعت جريان گاز و افزايش نسبت شار‌مومنتوم افزايش نفوذ‌پذيري را در پي دارد. همچنين، شكست سطحي توليد ذرات بيشتري را نسبت به شكست ستوني به همراه دارد.

An experimental study has been performed to study the nature of breakup and penetration of liquid jets injected transversely into cross gas streams. The Schlieren technique was used to study the liquid jet breakup and penetration. This technique include concave mirrors and convex lens which will be useful when used with a high speed camera and a suitable light source. The resulting images are then processed and analyzed, using a processing software for studying the effects of various parameters on spray penetration. Experiment was carried out at ambient conditions and subsonic gas flow. Liquid-to-air momentum flux ratio (q- varied from 32 to 57) and Weber number (from 0.5 to 1) were the principal liquid jet operating parameters. Two modes of breakup have been noticed: column breakup and surface breakup. A correlation has been developed to predict the jet penetration with respect to q. Decrease of cross-flow velocity and increase of gas to liquid ratio are found to increase the penetration. Moreover, surface breakup produces droplets more than column breakup.