بررسی آزمایشگاهی مشخصه‌های جت غوطه‌ور در فرآیند هوادهی به مخزن سیال ساکن

جت جریان، باریکه ای از مایع است که با سرعت بالا از یک نازل با قطر کم خارج می شود. امروزه کاربرد جت های هیدرولیکی در شاخه های مختلف مهندسی و صنعت فراگیر شده است. در این پژوهش، مشخصه های جت غوطه ور در فرآیند هوادهی به مخزن سیال ساکن به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا مدل فیزیکی یک مخزن آب ساخته شد و از یک نازل دایره ای برای ایجاد جت غوطه‌ور استفاده شد. آزمایش‌ها برای دو دبی جت جریان (q) 0.036 و 0.067 لیتر بر ثانیه، شش فاصله عمودی بین خروجی نازل و سطح آب (lj) از 2 تا 12 سانتی‌متر، شش زاویه برخورد جت با سطح سیال درون مخزن (θ) از 15 تا 90 درجه و پنج غلظت مختلف سیال مخزن (c) از صفر تا 200 گرم بر لیتر، انجام شد. از روش تصویربرداری سریع برای بررسی مشخصه‌های جت استفاده شد. نتایج نشان داد برای cm2= lj و °90=θ، با افزایش دبی از 0.036 به 0.067 لیتر بر ثانیه، عمق نفوذ جت (hp)، 13.3 درصد افزایش یافت. همچنین برای l/s 0.067=q و °90=θ، با افزایش lj از 2 به 12 سانتی‌متر، مشخصه hp به مقدار 10.4 درصد افزایش یافت. علاوه بر این، برای cm2=lj، l/s 0.067=q و 90°=θ، با افزایش مقدار غلظت سیال از صفر (آب خالص) به 200 گرم بر لیتر، مشخصه hp به مقدار 4.1 درصد کاهش یافت. برای آزمایش های این پژوهش، بالاترین عمق نفوذ در آزمایش با l/s 0.067=q، 90°=θ، cm12= ljو کمترین غلظت مشاهده شد.

experimental investigation of plunging jet characteristics in aeration to the stagnant water reservoir

a flow jet is a narrow stream of liquid that exits through a small diameter nozzle with a high velocity. today, the use of hydraulic jets is of importance in various fields of engineering and industry. in this research, the characteristics of plunging jet in aeration into a stagnant water reservoir was investigated. for this purpose, first a physical model of reservoir was made and a circular nozzle was used to create a plunging jet. the experiments were performed for two discharges (q) of 0.036 and 0.067 l/s, six vertical distances between the nozzle and the water surface (lj) from 2 to 12 cm, six jet angles (θ) from 15o to 90o, and five densities of reservoir fluid (c) from 0 to 200gr/l. high-speed imaging technique was employed to investigate the characteristics of plunging jet. the results showed that for lj=2cm and θ=90o, by increasing the q from 0.036 to 0.067l/s, the hp increased by 13.3 %. also, with increasing the lj from 2 to 12 cm, at q=0.067l/s and θ=90o, the hp increased by 10.4%. in addition, the results showed that at lj=2 cm, q=0.067 l/s, and θ=90o, by increasing the density of stagnant fluid from 0 to 200 gr/l, the hp decreased by 4.1%. for the experiments of this study, the highest penetration depth was observed at q=0.067l/s, θ=90°, lj=2cm at the density of c=0, which can be used as a recommendation in the aeration of sewage treatment plants, and at the oxygenation to the aquaculture ponds.