مقایسه تجربی مشخصه‌های جریان و شکست جت‌های آب مستطیلی و بیضوی

مشخصه‌های جریان جت‌های آب مستطیلی و بیضوی به صورت تجربی بررسی و مقایسه شده است. دو انژکتور مستطیلی و بیضوی با مساحت‌های خروجی یکسان و با ضریب منظری 2 مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و همچنین از یک انژکتور دایروی به عنوان هندسه مرجع نیز استفاده شده است. از روش سایه نگاری برای آشکارسازی جریان جت بهره گرفته شده و تصاویر جریان به کمک یک دوربین سرعت بالا ثبت شده است. آزمایش‌ها برای دبی‌های جرمی بین 2 لیتربر ساعت تا 120 لیتر بر ساعت که متناظر با اعداد وبر بین 0.5 تا تقریبا ً 1100 می‌باشد، انجام شده است. رفتار فیزیکی جریان جت‌های دایروی، مستطیلی و بیضوی در رژیم‌های مختلف با بهره‌گیری از تصاویر آشکارسازی مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین با کمک نمودار پایداری، رفتار جت‌ها بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که جت بیضوی دارای کمترین پایداری در رژیم ریلی است و زودتر از دو جت دیگر به نقطه بحرانی می‌رسد. در حالی که نقطه بحرانی انژکتورهای دایروی و مستطیلی اختلاف کمی از همدیگر را نشان می‌دهد. همچنین پدیده تغییر محور به عنوان مهم‌ترین مشخصه فیزیکی جت‌های مستطیلی و بیضوی بررسی شده است. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که برای هر دو هندسه، طول موج تغییر محور به صورت خطی با افزایش سرعت افزایش می‌یابد.

Experimental Comparison of Breakup and Flow Characteristics of Rectangular and Elliptical Water Jets

The flow characteristics of water jets issuing from rectangular and elliptical injectors into quiescent air were experimentally investigated. Injectors were of the same crosssectional area and a circular injector was also employed as the reference case. Digital images taken by a diffused backlight technique were processed to extract the main characteristics of the jet column at different jet velocities. The measurements were carried out for mass flow rates varying from 2 L/h to 120 L/h with small enough steps at low speeds to capture Rayleigh regime. Aside from the qualitative description of the jet flows, stability curve was plotted to make a comparison between different jets. The comparison revealed that the ellipse jet is the first one to reach the critical Weber number, while the circular jet remains laminar at higher velocities than the other two jets. Moreover, axisswitching phenomenon was carefully studied as the common characteristic of rectangular and elliptical jets. The wavelength and maximum amplitude of axisswitching were measured at different flow conditions and the results were compared. Though the axisswitching wavelength of both jets demonstrated a linear increment with Weber number, the rectangular jet was found to increase with a higher slope.