A study was performed to investigate the characteristics of two-phase jet injected into subsonic cross-flow using the external mixed gas blast two-phase nozzle. The shadowgraph method was adopted for the cross-flow jet visualization and PDPA system was used to measure droplet size, velocity, and volume flux. The atomization of two-phase jet is initially determined according to gas to liquid mass flow-rate ratio and the Reynolds number of cross-flows. The highest penetration trajectories of two-phase jet injected into cross-flow are governed by the momentum ratio at subsonic cross-flow. As GLR of two-phase jet injected into cross-flow increases, the droplet size decreases and the distribution area of volume flux increases. The distribution of volume flux that influenced by the counter vortex pair at the downstream of cross-flow is symmetric in shape of horseshoe.
To develop an aerodynamic performance, two groups of studies have been achieved widely. One is about the geometric design of vehicles and the other is about aerodynamic devices. Geometric design is a credible and stable method. However, it is not flexible and each part is related interactively. Therefore, if one part of geometry is modified, the other part will be required to redesign. On the other hand, the flow control by aerodynamic devices is flexible and modulized method. Even though it needs some energy, a relatively small amount of input makes more advanced aerodynamic performance. Synthetic jet is one of the method in the second group. The device repeats suctions and blowing motions in constant frequency. According to the performance, the adjacent flow to flight surface are served momentum. This mechanism can reduce the aerodynamic loss of boundary layer and separated flow. A synthetic jet actuator has several parameters, which influences the flow control. This study focuses on the parameter effects of synthetic jet - orifice geometry, frequency, jet speed and etc.
To develop the aerodynamic performance, there are widely two group of studies are achieved. The first one is about design of the vehicles geometry and the second one is about aerodynamic devices. Geometry design is highly credible and stable method. But it is not flexible and each parts are related interactively. So if one part geometry are modified, the other parts are required to be redesigned. The other hand, flow control by aerodynamic device is flexible and modulized method. Though it needs energy, relatively little input makes far advanced aerodynamic performance. Synthetic Jet is one of the second group method. The device repeats suction and blowing motion in constant frequency. According to the performance, the flow which are near the flight surface are served momentum. This mechanism can reduce the aerodynamic loss by boundary layer and separated flow. Synthetic jet actuator has several parameters, that influence the flow control. This study focus the parameters effects of the synthetic jet - orifice geometry, frequency, jet speed and etc.
In the present study, the flow behaviors of square jets surface discharged and submerged discharged into shallow water were each simulated using computational fluid dynamics, and the results were compared. As for the verification of the models, the results of the hydraulic experiment conducted by Sankar, et al. (2009) were used. According to the results of the verification, the present application of computational fluid dynamics to the flow analysis of square jets discharged into shallow water was valid. As for the wall jet, which is one form of submerged discharges, at the bottom wall boundary, the peak velocity of the jet rapidly moved from the center of the jet to the bottom wall boundary due to the restriction of jet entrainment and the no-slip condition of the bottom wall boundary, and, as for the surface discharge, because jet entrainment is limited on the free water surface, the peak velocity of the jet moved from the center of the jet to the free water surface. This is because jet entrainment is restricted at the bottom wall boundary and the surface so that the momentum of the central core of the jet is preserved for considerable time at the bottom wall boundary and the surface. In addition, due to the effect of the bottom wall boundary and the free water surface, the jet discharged into shallow water had a smaller velocity diminution rate near the discharge outlet than did the free jet; at a location where it was so distant from the discharge outlet that the vertical profile of the velocity was nearly equal (b/x =20~30), moreover, it had a far smaller velocity diminution rate than did the free jet due to the effect of the finite depth.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제9권3호
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pp.265-276
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2016
Energy systems working coherently in different conditions may not have a specific design which can provide optimal performance. A system working for a longer period at lower efficiency implies higher energy consumption. In this effort, a methodology demonstrated by a jet pump design and optimization via numerical modeling for fluid dynamics and implementation of an evolutionary algorithm for the optimization shows a reduction in computational costs. The jet pump inherently has a low efficiency because of improper mixing of primary and secondary fluids, and multiple momentum and energy transfer phenomena associated with it. The high fidelity solutions were obtained through a validated numerical model to construct an approximate function through surrogate analysis. Pareto-optimal solutions for two objective functions, i.e., secondary fluid pressure head and primary fluid pressure-drop, were generated through a multi-objective genetic algorithm. For the jet pump geometry, a design space of several design variables was discretized using the Latin hypercube sampling method for the optimization. The performance analysis of the surrogate models shows that the combined surrogates perform better than a single surrogate and the optimized jet pump shows a higher performance. The approach can be implemented in other energy systems to find a better design.
Sub/supercritical spray experiments were conducted, and cryogenic nitrogen and gaseous argon were selected for simulants. liquid nitrogen and gaseous argon were injected in subcritical case, and supercritical nitrogen and near-critical gaseous argon were injected in near-critical/supercritical cases. shadowgraph method was used to visualize spray, and analyzed about the breakup length. The breakup length was measured from numbers of Instantaneous shadowgraph Images from each case, and they were compared with momentum flux ratios and density ratios. It was observed that the relation between breakup length and momentum flux ratio was fitted into former experiment results. and the reasonable constant was suggested about the relation between breakup length and density ratio.
본 연구에서는 2상 횡분류의 평균 유동특성을 비교적 정확히 예측할 수 있는 방법을 제시하는데 있다. 이를 위하여 2상 기체 분류속에 유입되는 자유흐름의 질량 유입을 Keffer와 Baines의 유입함수를 이용하기로 하며, 입자와 기체분류사이의 궤적 이탈을 고려하기로 한다. 이런 모델을 이용하여 2상 횡분류의 분출초기의 입자와 기 체분류의 속도비(particle to gas velocity ratio at the jet exit)가 유동에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
가로흐름에 같은 수심으로 그리고 직각으로 방류되는 ?흐름의 귀환현상이 차원해석과 수리실험을 통하여 해석된다. 운동량?의 경우 무차원귀환거리 $L/I_m$와 두께 $H/I_m$는 운동량특성길이와 방류구폭의 비 $I_m/W$, 부력?의 경우 무차원귀환거리 $L/I_b$는 부력특성길이와 운동량길특성의 비 $I_b/I_m$, 무차원온도분포 ${\Gamma}_m$은 무차원흐름방향거리 $x/I_b$의 영향을 받으며 이들은 모두 멱법칙으로 예측될 수 있다. 귀환의 발생여부는 속도비 R에 좌우되며 본 연구에서는 R>4.0때 귀환이 발생하지 않는 것으로 나타났다.
The impingement of the fuel spray on the wall within the combustion chamber in compact high-pressure injection engines and on the intake port wall in port-fuel-inje- ction type engines is unavoidable. It is important to understand the characteristics of impinging spray because it influences on the rate of fuel evaporation and droplet distrib- ution etc. In this study, the numerical study for the characteristics of spray/wall interaction is performed to test the applicability and reliability of spray/wall impingement models. The impingement models used are stick model, reflect model, jet model and Watkins and Park's model. The head of wall-jet eminating radilly outward from the spray impingement site contains a vortex. Small droplets are deflected away from the wall by the stagnation flow field and the gas wall-jet flow. While the larger droplets with correspondingly higher momentum are impinged on the wall surface and them are moved along the wall and are rolled up by wall-jet vortex. Using the Watkins and Park's model the predicted results show the most reasonable trend. The rate of increase of spread and the height of the developing wall-spray is predicted to decrease with increased ambient pressure(gas density).
Sapkal, Narayan P.;Lee, Won June;Park, Jeong;Lee, Byeong Jun;Kwon, Oh Boong
한국연소학회:학술대회논문집
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한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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pp.83-86
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2015
The Laminar lifted methane jet flames diluted with helium and nitrogen in co-flow air have been investigated experimentally. The chemiluminescence intensities of $OH^{\ast}$ and $CH_2O^{\ast}$ radicals and the radius of curvature for tri-brachial flame were measured using an intensified charge coupled device (ICCD) camera, monochromator and digital video camera. The product of $OH^{\ast}$ and $CH_2O^{\ast}$ is used as a excellent proxy of heat release rate. These methane jet flames could be lifted in buoyancy and jet dominated regimes despite the Schmidt number less than unity. Lifted flames were stabilized due to buoyancy induced convection in buoyancy-dominated regime. It was confirmed that increased $OH^{\ast}$ and $CH_2O^{\ast}$ concentration caused an increase of edge flame speed via enhanced chemical reaction in buoyancy dominated regime. In jet momentum dominated regime lifted flames were observed even for nozzle exit velocities much higher than stoichiometric laminar flame speed. An increase in radius of curvature in addition to the increased $OH^{\ast}$ and $CH_2O^{\ast}$ concentration stabilizes such lifted flames.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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