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Tesi sul tema "Jet turbulence"
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Khorsandi, Babak. "Effect of background turbulence on an axisymmetric turbulent jet". Thesis, McGill University, 2011. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=104661.
Testo completoAbstract (sommario):
The effect of background turbulence on a turbulent jet was investigated experimentally. The primary objective of this work was to study the effect of different levels of the background turbulence on the dynamics and mixing of an axisymmetric turbulent jet at different Reynolds numbers. The secondary objective, which arose during the experiments, was to improve the acoustic Doppler velocimetry measurements which were found to be inaccurate when measuring turbulence statistics. In addition to acoustic Doppler velocimetry (ADV), flying hot-film anemometry was employed in this study. To move the hot-film probe at constant speeds, a high precision traversing mechanism was designed and built. A data acquisition system and LabVIEW programs were also developed to acquire data and control the traversing mechanism. The experiments started by benchmarking the two measurement techniques in an axisymmetric turbulent jet. Comparing the results with those of the other studies validated the use of flying hot-film anemometry to estimate the mean and the root-mean square (RMS) velocities. The experiments also validated the use of ADV for measurement of the mean velocities (measured in three Cartesian directions) and the RMS velocity (measured in the z-direction only). RMS velocities measured by the ADV along the x- and y-direction of the probe were overestimated.Attempts to improve the turbulence statistics measured by the ADV using the post-processing and noise-reduction methods presented in the literature were undertaken. However, the RMS velocities remained higher than the accepted values. In addition, a noise-reduction method was presented in this study which reduced the RMS velocities down to the accepted values. It was also attempted to relate Doppler noise to current velocity, and thus improve the results by subtracting the Doppler noise from the measured RMS velocities in the jet. However, no relationship was found between the Doppler noise and the mean velocity. The effect of different levels of background turbulence on the dynamics and mixing of an axisymmetric turbulent jet at different Reynolds numbers was then investigated. The background turbulence was generated by a random jet array. To confirm that the turbulence is approximately homogeneous and isotropic and has a low mean flow, the background flow was first characterized. Velocity measurements in an axisymmetric jet issuing into two different levels of background turbulence were then conducted. Three different jet Reynolds numbers were tested (Re = UJD/ν, where UJ is the jet exit velocity, D is the exit diameter of the jet, and ν is the kinematic viscosity). The results showed that (compared to the jet in a quiescent ambient) the mean axial velocities decay faster in the presence of background turbulence, while the mean radial velocities increase, especially close to the edges of the jet. At lower Reynolds numbers, the jet structure was destroyed in the near-field of the jet. The increase in the level of the background turbulence resulted in a faster decay of the mean axial velocities. The RMS velocity of the jet issuing into the turbulent background also increased, indicating that the level of turbulence in the jet increases. In addition, the jet's width increased in the presence of the background turbulence. The mass flow rate of the jet decreased in the presence of the background turbulence from which it can be inferred that the entrainment into the jet is reduced. The effect of background turbulence on entrainment mechanisms – large-scale engulfment and small-scale nibbling – is discussed. It is concluded that in the presence of background turbulence, engulfment is expected to be the main entrainment mechanism.L'effet de la turbulence ambiante sur l'évolution d'un jet turbulent est étudié dans le cadre de cette recherche expérimentale. L'objectif primaire de ce travail est l'étude de l'effet de l'intensité de la turbulence ambiante sur l'évolution d'un jet turbulent, à trois nombres de Reynolds différents. L'objectif secondaire est l'amélioration des mesures de vélocimétrie acoustique Doppler qui se sont avérées inexactes au cours de ce travail. Un dispositif à anémométrie à fil chaud volant a aussi été développé pour effectuer des mesures dans le cadre de cette étude. A cette fin, un mécanisme de translation a été conçu pour déplacer la sonde à vitesse constante. Un système d'acquisition de données et des programmes LabVIEW ont été développés pour enregistrer les données et contrôler le mécanisme. De premières expériences (dans un jet turbulent axisymétrique en milieu tranquille) ont prouvé le bien-fondé i) des mesures de vitesses moyenne et moyenne quadratique par anémométrie à fil chaud volant, et ii) des mesures de vitesse moyenne (dans tous le sens) et de vitesse moyenne quadratique (dans le sens z) par vélocimétrie acoustique Doppler. Les mesures par vélocimétrie acoustique Doppler dans les sens x et y étaient surestimées. L'amélioration des mesures de vitesse moyenne quadratique par vélocimétrie acoustique Doppler a été tentée par moyen de techniques de réduction de bruit existantes. Néanmoins, les vitesses moyennes quadratiques restaient surestimées. Une nouvelle technique de réduction de bruit (qui avait pour résultat des vitesses moyennes quadratiques précises) a été proposée dans le cadre de cette étude. En outre, des expériences ayant pour but de quantifier le rapport entre le bruit Doppler et la vitesse de l'écoulement ont été entreprises (pour pouvoir soustraire le bruit Doppler des mesures de vitesses moyennes quadratiques). Cependant, celles-ci n'ont trouvé aucun rapport entre ces deux quantités. Par la suite, l'effet de l'intensité de la turbulence ambiante sur l'évolution d'un jet turbulent axisymétrique, à trois nombres de Reynolds différents, a été étudié. La turbulence ambiante a été produite par moyen d'une maille de jets aléatoires. La turbulence ambiante s'est avérée, par moyen de mesures d'anémométrie à fil chaud volant et de vélocimétrie acoustique Doppler, homogène est isotrope. L'évolution d'un jet turbulent (à trois nombres de Reynolds) émis en milieux turbulents (de deux intensités différentes) a ensuite été étudiée. Les mesures ont démontré que la turbulence ambiante i) réduisait la vitesse axiale moyenne du jet (en augmentant le taux de décroissance), et ii) augmentait la vitesse radiale moyenne du jet (surtout prés du bord du jet). Pour les jets à nombre de Reynolds bas, la structure du jet a été détruite dans le champ proche du jet. Les vitesses moyennes quadratiques du jet émis en milieu turbulent étaient plus grandes, indiquant une croissance du niveau de turbulence dans le jet. En outre, la demi-largeur du jet augmentait en milieu turbulent. Par contre, en environnement turbulent, le débit massique du jet émis a diminué, ce qui implique que le taux d'entraînement du jet est aussi réduit. L'effet de la turbulence ambiante sur les mécanismes de l'entraînement (par engloutissement à grande échelle ou par grignotage) est examiné. Il est conclu que, en environnement turbulent, l'engloutissement est le mécanisme d'entraînement principal.
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Mergheni, Mohamed Ali. "Interactions particules - turbulence dans un jet axisymétrique diphasique turbulent". Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES067.
Testo completoAbstract (sommario):
Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des études sur les écoulements turbulents gaz-solide et porte sur une étude numérique et une étude expérimentale de jets ronds coaxiaux diphasiques où le rapport des vitesses entre les jets externe et interne est supérieur et inférieur à un. Le but est de contribuer à la caractérisation des interactions entre la phase porteuse gazeuse et la phase dispersée et leur effet sur la modification de l'écoulement porteur. Le premier travail s'appuie sur une simulation de type Eulérienne / Lagrangienne qui résout les équations moyennées de Navier Stokes par la méthode des volumes finis. La turbulence du fluide est traitée par le modèle k-E standard. Le traitement de la phase dispersée consiste à un suivi Lagrangien de particules au sein de l'écoulement d'air. Le chargement en particules est suffisamment important pour que les particules influent sur la phase gazeuse (couplage) mais suffisamment faible pour pouvoir négliger les collisions interparticulaires. Le second travail consiste à réaliser un dispositif expérimental de jet gazeux ensemencé de particules solides (dp=100-212γm) issu d'un injecteur coaxial. L'écoulement diphasique est obtenu en utilisant un système d'ensemencement de particules assurant une injection régulière et homogène des particules dans le jet central. L'originalité de l'expérience consiste à mesurer simultanément les vitesses des particules et du fluide par une méthode optique non intrusive afin d'analyser le couplage entre deux phases. Ces résultats ont été obtenus à l'aide d'une chaîne de mesures optique PDA (Phase Doppler Anémométrie). L'analyse des caractéristiques dynamiques du fluide diphasique dans la zone proche de l'injecteur coaxial met en évidence que la vitesse de l'écoulement chargé est inférieure à la vitesse du fluide sans particules et que la présence des particules amplifie la turbulence du fluide lorsque la vitesse du jet centrale est supérieure à la vitesse du jet annulaire (ru>1). Ainsi, on note un décalage du pic de turbulence vers l'intérieur du jet central. Plus loin la vitesse moyenne du fluide en présence de particules devient supérieure à celle du jet monophasique à cause des transferts de quantité de mouvement des particules vers le fluide et on remarque une atténuation de la turbulence. Par contre, lorsque la vitesse du jet annulaire est supérieure à la vitesse du jet central (ru<1) on remarque une atténuation de la turbulence par la présence des particules et un décalage du pic de turbulence vers l'extérieur du jet central. On peut dire que la présence de particules solides permet à la turbulence de s'installer plus rapidement au sein du fluide pour ru>1. Lorsque ru<1, les particules ont tendance à calmer l'écoulement. Pour examiner l'approche numérique, les comparaisons avec mes travaux expérimentaux ont été réalisés. Les effets observés dans la partie expérimentale ont été reproduits dans deux cas différents (ru>1 et ru<1).
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Maurel, Agnès. "Instabilité d'un jet confiné". Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066771.
Testo completoAbstract (sommario):
Une etude experimentale et numerique est menee sur l'oscillation auto-entretenue d'un jet bidimensionnel dans une cavite rectangulaire. L'etude experimentale permet de preciser les differents regimes observes lorsque la vitesse d'entree du jet et la longueur de la cavite varient. Une etude plus detaillee du regime d'oscillations auto-entretenues est presentee. Elle met en evidence l'existence de modes (stages), caracterises par une longueur d'onde constante verifiant l=(n+1/4), ou l est la longueur de la cavite ; la valeur n selectionnee depend de la largeur d'entree du jet et de la vitesse d'entree du jet. Le mecanisme d'amplification presume est fonde sur un modele de synchronisation entre l'oscillation a la sortie de la cavite et les perturbations declenchees a l'entree du jet. L'etude numerique est menee sur une cavite carree (les simulations 2d sont effectuees avec le code de calcul nekton, fonde sur une methode d'elements finis spectraux) et s'attache a decrire l'instabilite proche du seuil. Une frequence fondamentale est degagee en regime lineaire et les non-linearites font apparaitre l'harmonique 2 et un mode stationnaire de frequence nulle ; elle modifie le motif de l'ecoulement moyen. Le developpement de cet ecoulement moyen est le mecanisme de saturation de l'instabilite oscillante: il stabilise les profils de vitesse. Une methode d'analyse en modes est presentee, qui tente de degager des grandeurs caracteristiques de l'instabilite. Les methodes d'exploitation des resultats des simulations sont applicables dans d'autres geometries et, en particulier, les resultats presentes dans cette these sont comparables a ceux mis en evidence dans des etudes numeriques du sillage
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Papageorge, Michael. "A study of scalar mixing in gas phase turbulent jets using high repetition rate imaging". The Ohio State University, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1482094751398442.
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Amielh, Muriel. "Etude expérimentale d'un dilueur de jet chaud". Aix-Marseille 2, 1989. http://www.theses.fr/1989AIX22068.
Testo completoAbstract (sommario):
Cette etude presente l'evolution et l'interaction de deux ecoulements confines, axisymetriques, turbulents, se developpant dans un diffuseur horizontal, court. En faisant evoluer le rapport de debiats massiques des deux ecoulements, a froid, l'existence d'une zone de recirculation dans la partie aval du diffuseur est mise en evidence. En presence d'une telle zone, 4 cas de fonctionnement avec ou sans chauffage du jet central sont realises, l'ecoulement annulaire etant a temperature ambiante. Pour le jet central, le nombre de mach est maintenu a 0,15 et sa temperature maximale atteint 673 k. Dans ces conditions, les profils de pression, vitesse et temperature sont etablis. A froid, on effectue des mesures de correlations, de spectres et d'intensites de turbulence sur la vitesse. A chaud, les profils d'intensites de turbulence de temperature sont obtenus. Les tensions de reynolds et les densites de flux de chaleur sont evaluees a partir des champs macroscopiques. La viscosite et la diffusivite de la turbilence en sont deduites, elles permettent de donner une valeur du nombre de prandtl de la turbulence. Ce dernier est plus eleve pour le cas du fort chauffage, mais reste inferieur a la valeur de 0,9 generalement indiquee pour la modelisation des jets confines. L'ensemble de ces resultats experimentaux constitue une base pour la validation d'un code numerique developpe par l'aerospatiale/dh
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Fouari, Aziz. "Contribution à l'étude de la diffusion de la chaleur en aval d'une source linéaire placée dans un jet plan turbulent". Rouen, 1986. http://www.theses.fr/1986ROUES013.
Testo completoAbstract (sommario):
Etude expérimentale du champ de vitesse moyenne et des fluctuations de vitesse, des champs de température moyenne et de fluctuations de température. Comparaison avec d'autres écoulements turbulents (couche limite turbulente, turbulence de grille, écoulement de conduite). Modèle physique basé sur le comportement relatif du sillage instantané et du sillage moyen décrivant les deux zones du processus de diffusion dans le cas de la couche limite turbulente et le jet plan turbulent
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Chan, Hau-cheung. "Investigation of a round jet into a counterflow /". Hong Kong : University of Hong Kong, 1998. http://sunzi.lib.hku.hk/hkuto/record.jsp?B20294116.
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Eriksson, Jan. "Experimental studies of the plane turbulent wall jet". Doctoral thesis, KTH, Mechanics, 2003. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3635.
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Le, Song Giang. "Physique et modélisation d'un jet d'impact turbulent". Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT040H.
Testo completoAbstract (sommario):
Cette thèse présente une étude de la physique et de la modélisation des jets d'impact turbulent. Un code numérique original pour calculer l'écoulement incompressible, instationnaire a été développé. Il est implicite de 2ème ordre de précision en espace et en temps, basé sur la méthode aux volumes finis avec le maillage non-décalé. Les équations de quantité de mouvement sont résolues par la méthode ADI pour le champ de vitesse, pendant que la pression est obtenue en résolvant l'équation de Poisson avec les conditions aux limites de type Neumann par la méthode multigrille. La condition de compatibilité est respectée pour que la solution de l'équation de Poisson existe. Les équations de transfert des grandeurs de la turbulence sont résolues par la même méthode ADI. Toutes les équations sont découplées. Le jet d'impact plan, turbulent avec le nombre de Reynolds Re=6000 et la hauteur H/B=10 de Tsubokura et al. (1997) a été calculé par la méthode Semi-Déterministe avec quatre modèles de turbulence k-epsilon : STD, RNG, LS et LB. Bien que les résultats de calcul soient comparables assez bien avec ceux de l'expérience, cette étude a montré une faiblesse majeure des modèles : ils ne peuvent pas bien décrire les effets de faible nombre de Reynolds turbulent dans un écoulement ayant une configuration complexe. Cette insuffisance a été surmontée en utilisant le nouveau modèle proposé. A la différence de la plupart des modèles, les fonctions d'amortissement du nouveau modèle n'exigent pas la présence de paroi. Avec l'aide du nouveau modèle, la prédiction de la turbulence a été sensiblement améliorée. Les résultats de prédétermination des grandeurs moyennes (temporelles ou d'ensemble) d'un jet d'impact se trouvent aussi améliorés.
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Nance, Donald Kirby. "Separating contributions of small-scale turbulence, large-scale turbulence, and core noise from far-field exhaust noise measurements". Diss., Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2007. http://hdl.handle.net/1853/19768.
Testo completoAbstract (sommario):
Thesis (Ph.D)--Aerospace Engineering, Georgia Institute of Technology, 2008.Committee Chair: Ahuja, Krishan K.; Committee Member: Cunefare, Kenneth; Committee Member: Lieuwen, Tim C.; Committee Member: Mendoza, Jeff; Committee Member: Sankar, Lakshmi.
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Sofolarin, Adeniyi Babatunde. "A study of the high turbulence plunging jet reactor". Thesis, University of Bradford, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.280609.
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Naert, Antoine. "Turbulence dans un jet d'hélium gazeux à basse température". Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10009.
Testo completoAbstract (sommario):
Il est apparu recemment que la turbulence accessible a l'experience pouvait ne pas avoir atteint, meme aux plus grand nombres de reynolds (re), un regime ultime (reynolds infini) qui avait jusque-la fait l'objet de predictions theoriques. L'experience presentee ici est un jet d'helium gazeux a 4,2 k. A cette temperature proche de la temperature critique, modifier la pression du fluide permet de faire varier la viscosite, et donc le reynolds sur une large gamme (re=10#3 a 10#5) sans que la geometrie de l'ecoulement ne soit modifiee. Nous mesurons avec une haute resolution statistique les fluctuations de vitesse dans cet ecoulement grace a un anemometre cryogenique base sur le principe du fil chaud. La statistique non-gaussienne, intermittente, des increments de vitesse est analysee comme une superposition de statistiques elementaires, quasi-gaussiennes. L'unique parametre caracterisant ce melange de regimes purs de la turbulence est appele profondeur de la cascade. Il est mesure et etudie en detail en fonction de l'echelle et du nombre de reynolds. Une etude des histogrammes conditionnels permet de controler la pertinence cette methode d'analyse. La large gamme de reynolds accessibles a la mesure nous a permis de mettre en evidence une transition (a re 5000) entre deux regimes distincts de la turbulence : turbulence douce et turbulence dure.
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Schneider, Gerald Manfred. "Structures and turbulence characteristics in a precessing jet flow /". Title page, contents and summary only, 1996. http://web4.library.adelaide.edu.au/theses/09PH/09phs358.pdf.
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Lee, Wing-yan. "Global behavior of a round buoyant jet in a counterflow". Click to view the E-thesis via HKUTO, 2006. http://sunzi.lib.hku.hk/hkuto/record/B35312531.
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陳孝章 e Hau-cheung Chan. "Investigation of a round jet into a counterflow". Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 1998. http://hub.hku.hk/bib/B3123818X.
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Cotel, Aline J. "Entrainment and detrainment of a jet impinging on a stratified interface /". Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 1995. http://hdl.handle.net/1773/9964.
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Riley, Benjamin Matthew. "Magnetohydrodynamic lattice Boltzmann simulations of turbulence and rectangular jet flow". [College Station, Tex. : Texas A&M University, 2007. http://hdl.handle.net/1969.1/ETD-TAMU-1222.
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McCleave, Robert W. (Robert William). "Impinging jet heat transfer with turbulence enhancement at the nozzle". Thesis, McGill University, 1993. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=68045.
Testo completoAbstract (sommario):
The effect of turbulence enhancement at the nozzle exit on fluid flow and heat transfer characteristics was investigated for confined jets from sharp-edged nozzles.Average turbulence intensity of the jet flow was characterised by integrating the local turbulence intensity values over the width of the nozzle and at several axial positions from the nozzle exit to the near approach to the impingement surface. Average impingement heat transfer was obtained by integrating the local Nusselt number over an area of the impingement surface relevant to the process engineering application of impingement drying of paper.
Of the several simple methods of turbulence generation examined, the most effective was the simple expedient of placing a bar with a diameter 1/8 that of the nozzle width along the centreline of the slot nozzle. For a heat transfer averaging area equivalent to a nozzle area of 5% of the impingement surface and a nozzle to impingement surface spacing of 1.0 to 1.5 times the nozzle width, this simple method increased average heat transfer rates over those of the plain nozzle by 14%, with only a 7% increase in nozzle operating pressure. The results are presented as enhancement in average heat transfer as a graphical function of mean turbulence intensity, and as an empirical correlation between mean Nusselt number, mean intensity of turbulence and Reynolds number.
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Stuber, Marcie Alberta. "Investigation of Noise Sources in Three-Stream Jets using Turbulence Characteristics". Thesis, Virginia Tech, 2017. http://hdl.handle.net/10919/76727.
Testo completoAbstract (sommario):
Key areas of noise sources are investigated through comparison of eddy convection velocity and turbulence measurements in three-stream nozzles. A Time-Resolved Doppler Global Velocimetry (TR-DGV) Instrument was applied to the Nozzle Acoustic Test Rig (NATR) at NASA's Aero-Acoustic Propulsion Lab (AAPL) to measure convection velocity. Particle image velocimetry (PIV) measurements provided mean velocity and turbulence intensity. Eddy convection velocity results were obtained from the TR-DGV data for three-stream nozzle configurations using a cross-correlation approach. The three-stream cases included an axisymmetric and an asymmetric nozzle configuration. Results of the VT TR-DGV convection velocity were compared to NASA PIV mean and turbulence intensity data. For the axisymmetric case, areas of high convection velocity and turbulence intensity were found to be from 4 to 6 diameters downstream. Comparison of convection velocity between the axisymmetric and offset case show this same region as the greatest reduction in convection velocity due to the offset. These findings suggest this region along the centerline near the end of the potential core is an important area for noise generation with jets and contribute to the noise reductions seen from three stream offset nozzles. An analysis of a one-dimensional wavepacket model was completed to provide understanding of the effect of the various convection velocities seen in the flow. Comparison of a wavepacket with a convection velocity of 0.6Uj to a wavepacket with a convection velocity of 0.8Uj showed that an increase in convection velocity shifts the wavenumber spectrum to higher wavenumbers as expected. It was also observed that for the higher convection velocity wavepacket, higher frequencies are more acoustically efficient, while mid frequencies are the most efficient radiators in the lower convection velocity case. Using mean velocity, turbulence intensity, and convection velocity areas of likely to generate noise are identified and possible fundamental mechanisms responsible for the noise generation are discussed.Master of Science
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Rehm, Jason Eric. "The effects of heat release on turbulent nonpremixed planar jet flames /". Digital version accessible at:, 1999. http://wwwlib.umi.com/cr/utexas/main.
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Gete, Zenebe. "et-enhanced turbulent combustion". Thesis, University of British Columbia, 1991. http://hdl.handle.net/2429/29969.
Testo completoAbstract (sommario):
A study of the squish-jet design concept in spark ignition engines, with central ignition, was conducted in a constant volume chamber. The effects of jet size, jet number and jet orientation in generating turbulence and jet enhanced turbulent combustion were investigated. Three sets of configurations with three port sizes were used in this study. The research was carried out in three stages:
1.Qualitative information was obtained from flow visualization experiments via schlieren photography at 1000 frames per second. The flow medium was air. A sequence of frames at specific time intervals were selected to study the results from the respective configurations
and jet sizes. The swirling nature of the flow is vivid in the offset arrangement.
2.Pre-ignition pressure and combustion pressure traces were measured with a piezoelectric
pressure transducer from which characterising parameters such as maximum pressure,
ignition advance and mass burn rate were analysed. Mass fraction curves were calculated
using the simple model of fractional pressure rise. A maximum pressure increase of 66% over the reference quiescent combustion case, and combustion duration reduction of 77% were obtained for the offset arrangement with 2 mm diameter port. Comparisons of the times required for 10%, 50% and 90% mass burned are identified and confirmed that it took the 2 mm jet the shortest time to burn 90% of the mixture in the chamber.
3.Two-component velocity measurements were made using an LDV system. Measurements
were taken in the central vertical plane of the chamber at specified locations. The data collected were window ensemble- averaged for the mean and fluctuating velocities over a number of cycles. Data intermittency and low data rate precluded, however, cycle-by-cycle analysis. Mean tangential velocities were calculated for each case and the data
were used to construct a movie of the tangential velocity as a function of time, suitable for quantitative flow visualization. The vortical nature of the flow was recorded, the distribution being neither solid body rotation nor free vortex, but some complex fluid motion.
The jet scale and orientation influence the in generation of turbulence flow field in the chamber, affecting the rate of combustion and the ensuing maximum pressure rise. The offset jet arrangement gives the best results, whereas radially opposed jets have a reduced effect. Increasing the number of jets in opposed arrangement does not enhance turbulent flow. Turbulent flow in the spark region during the onset of ignition was found to be important.Applied Science, Faculty of
Mechanical Engineering, Department of
Graduate
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Verrière, Jonas. "ZDES simulations of propulsive jets : physical analysis and influence of upstream turbulence". Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066499/document.
Testo completoAbstract (sommario):
Ce travail porte sur l’évaluation de la méthode ZDES pour la simulation de jets propulsifs. L’analyse se concentre sur le positionnement des cellules de chocs et le développement des couches de mélange d’une tuyère double-flux avec plug externe, typique des moteurs d’avions modernes. Les champs statistiques sont comparés aux résultats expérimentaux et discutés en termes de grandeurs moyennes, fluctuantes et dans le domaine fréquentiel. L’intérêt d’utiliser un schéma spatial peu dissipatif ainsi qu’une échelle de longueur sous-maille basée sur la vorticité locale est mis en évidence, notamment pour le dévelopement de la couche de mélange interne, et le mode 2 ("automatique") de la ZDES a démontré un comportement similaire au mode 1 ("manuel") dans les couches de mélange. Par ailleurs, la technique Random Flow Generation (RFG) mise en oeuvre afin de reproduire la turbulence amont existant au coeur des jets primaire et secondaire a permis d’accélérer la transition RANS-LES dans les deux couches de mélanges, plus conformément à l’expérience. La transition est d’autant plus rapide que le taux de turbulence est élevé et l’échelle de la turbulence injectée est petite. Le positionnement des cellules de choc est également amélioré, soulignant l’importance de prendre en compte la turbulence amont dans les simulations de jetsIn this thesis, the ZDES method is assessed for the simulation of propulsive jets. This work focuses on the shock-cell positioning and the mixing layer development of a dual-stream nozzle configuration with an external plug, typical of modern aircraft engines. Reynolds averaged data are discussed in terms of mean and fluctuating quantities as well as in the frequency domain and compared with experimental data. First, the advantage of using a low dissipative spatial scheme as well as a subgrid length scale based on the local vorticity is demonstrated, especially for the development of the core mixing layer. Besides, the "automatic" mode of ZDES (mode 2) is found to provide similar mixing layers as the user defined mode.Then, the use of the Random Flow Generation (RFG) technique at the inlet boundaries of the core and fan channels in order to reproduce the turbulence rate at the center of the nozzle ducts is shown to accelerate the RANS-to-LES transition in both external and internal mixing layers, which is in better agreement with the experimental results. The transition length is further reduced when the injected turbulent ratio is higher, but also when the injected turbulent length scale is smaller. Of interest, the shock-cell positioning in the fan jet is also improved using RFG, which emphasizes the importance of accounting for upstream turbulence for this type of simulations
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Lee, Wing-yan, e 李永仁. "Global behavior of a round buoyant jet in a counterflow". Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2006. http://hub.hku.hk/bib/B35312531.
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Fernandez, Jorge Enrique Alvarez. "Calculation of the velocity and temperature fields in a jet in cross-flow". Thesis, Imperial College London, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.389408.
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Ball, Stephen. "Near wall flow characteristics in jet impingement heat transfer". Thesis, Nottingham Trent University, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.388866.
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Ecker, Tobias. "Turbulence Statistics and Eddy Convection in Heated Supersonic Jets". Diss., Virginia Tech, 2015. http://hdl.handle.net/10919/51687.
Testo completoAbstract (sommario):
Supersonic hot jet noise causes significant hearing impairment to the military workforce and results in substantial cost for medical care and treatment. Detailed insight into the turbulence structure of high-speed jets is central to understanding and controlling jet noise. For this purpose a new instrument based on the Doppler global velocimetry technique has been developed. This instrument is capable of measuring three-component velocity vectors over ex-tended periods of time at mean data-rates of 100 kHz. As a demonstration of the applicability of the time-resolved Doppler global velocimetry (TR-DGV) measurement technique, statistics of three-component velocity measurements, full Reynolds stress tensors and spectra along the stream-wise direction in a cold, supersonic jet at exit Mach number Mj = 1.4 (design Mach number Md = 1.65) are presented. In pursuance of extending the instrument to planar op- eration, a rapid response photomultiplier tube, 64-channel camera is developed. Integrating field programmable gate array-based data acquisition with two-stage amplifiers enables high-speed flow velocimetry at up to 10 MHz. Incor- porating this camera technology into the TR-DGV instrument, an investigation of the perfectly expanded supersonic jet at two total temperature ratios (TTR = 1.6 and TTR = 2.0) was conducted. Fourth-order correlations which have direct impact on the intensity of the acoustic far-field noise as well as convective velocities on the lip line at several stream-wise locations were obtained. Comprehensive maps of the convective velocity and the acoustic Mach number were determined. The spatial and frequency scaling of the eddy convective velocities within the developing shear layer were also investigated. It was found that differences in the radial diffusion of the mean velocity field and the integral eddy convective velocity creates regions of locally high convective Mach numbers after the potential core. This, according to acoustic analogies, leads to high noise radiation efficiency. The spectral scaling of the eddy convec- tive velocity indicates intermittent presence of large-scale turbulence structures, which, coupled with the emergence of Mach wave radiation, may be one of the main driving factors of noise emission observed in heated supersonic jets.Ph. D.
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Talbot, Benoît. "Mélange et dynamique de la turbulence en écoulements libres à viscosité variable". Thesis, Rouen, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAM0006/document.
Testo completoAbstract (sommario):
Ces travaux concernent l'étude expérimentale e analytique de la turbulence en phase de développement dans les fluides hétérogènes à densité et à viscosité variable. Ils font appel à des outils de diagnostics expérimentaux (anémométrie à fil chaud, technique de diffusion Rayleigh, Vélocimétrie Doppler Laser), et au formalisme des équations de Navier-Stockes à viscosité variable. L'innovation porte sur l'indépendance de la mesure de la vitesse. Après sa validation, la plate-forme expérimentale est exploitée pour l'étude comparative d'un jet de propane émergeant dans un milieu air-néon, à viscosité et densité variable, avec un jet d'air classique, à même quantité de mouvement injectée initialement. Ce travail se poursuit ensuite par un approfondissement des propriétés dans le champ proche, complétés par une approche analytique à partir des réécritures des équations de Navier-Stokes à viscosité variableThis work is devoted to the study of the undeveloped turbulence in heterogeneus gaseus mixtures, using experimental tools (Hot-wire Anemometry, Rayleigh Light Scattering, Laser Doppler Velocimetry) and analytical methods (variable-viscosity Navier Stokes equations). A new technique combining HWA and RLS is first adapted to reliabily measure the fluctuating velocity and concentration fields in variable-viscosity flows (herein, a propane-air mixture). A variable-viscosity round jet (propane emerging into an air-neon mixture) is characterized and compared with a turbulent air jet discharging into still air, at the same initial jet momentum. An analytical work is further performed with a particular focus on the jet axis, based on the Navier-Stokes equations including variable viscosity to support the experiments. It is shown that the kinetic energy dissipation rate is enhanced by several additional terms, particularly involving 'viscosity-velocity' correlations
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Depommier, Guillaume. "Analyse de l'interaction entre un jet turbulent et un tourbillon". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00814804.
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Cette thèse a pour but l'analyse de l'interaction entre un jet turbulent et un tourbillon de sillage, dans la phase dite d'interaction du régime de sillage. C'est à dire lorsque le jet s'enroule autour du tourbillon car sa vitesse axiale n'est plus suffisamment élevée pour résister à l'attraction de ce tourbillon. Il y a alors un changement dans la nature de la turbulence du jet : des structures tourbillonnaires plus intenses émergent et perturbent le tourbillon autour duquel elles s'enroulent. Parmi les mécanismes physiques intervenant au cours de l'interaction, le travail effectué au cours de cette thèse a permis de déterminer quels étaient les mécanismes majeurs, ainsi que leur origine et leur enchaînement. Pour cela, nous avons dans un premier temps mis au point un outil d'analyse adapté à notre étude, basé sur une méthode de décomposition du champ de vitesse globale en la somme des champs de vitesse induite par chacune des structures tourbillonnaires. Dans un deuxième temps, l'ensemble des fonctionnalités de cet outil ont été validées à l'aide de différents tests, qui ont par ailleurs permis de faire le point sur certaines limites de la méthode. Une fois cet outil validé, il a été utilisé sur quatre simulations de l'interaction jet/tourbillon effectuées à l'aide d'un solveur qui résout les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles pour un fluide compressible. Cette analyse comparative a permis de mettre en évidence les mécanismes propres à l'interaction et d'éliminer les phénomènes induits par les différents paramètres de la simulation. Une fois cette dépendance levée, l'étude s'est focalisée sur l'analyse des mécanismes dominants en identifiant leur origine, i.e. la structure tourbillonnaire à l'origine du mécanisme, et leur action, en les confrontant à des mécanismes issus de la littérature. On a ainsi pu, entre autres, mettre en valeur les mécanismes d'intensification des structures tourbillonnaires issues du jet, la déformation du tourbillon axial par ces mêmes structures et la création d'excroissances de vorticité azimutale sur le tourbillon axial. Enfin, cette étude a permis de construire un scénario de l'interaction jet/tourbillon qui pourra servir de base pour une étude de cette interaction dans une démarche de contrôle.
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Atassi, Nidal. "Analyse physique du comportement instationnaire d'un jet turbulent : jet rond soumis à une brusque chute de vitesse à l'éjection". Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT088H.
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Notre recherche porte sur l'etude de la reaction d'un jet turbulent axisymetrique a une instationnarite externe forcee imposee par une brusque chute de vitesse a l'ejection. Une installation experimentale de jet d'air axisymetrique a vitesse d'ejection variable (re=13350, 7000) a ete realisee. Les mesures sont obtenues par anemometrie a fils chauds. Un travail important de traitement numerique des donnees en regime instationnaire et des qualifications fines de l'aerodynamique de l'installation ont ete effectuees. Une introduction a la problematique du sujet nous permet de preciser les differents types d'interaction entre l'ecoulement et l'instationnarite externe. Leurs consequences sur les caracteristiques globales et sur les structures turbulentes sont discutees. Une analyse par ordre de grandeur conduit a une classification des phenomenes d'interaction. L'instationnarite initiale balaie l'ecoulement du jet tout en etant geree par lui-meme. L'adaptation locale de l'echelle de temps de la decroissance de la vitesse a l'echelle de temps du jet est mise en evidence. La reaction des structures turbulentes est etudiee d'une facon detaillee. Ensuite, la caracterisation de l'evolution instationnaire du champ de vitesse sur l'axe du jet est presentee. La propagation de la perturbation, sa forme et son temps caracteristique sont en bon accord avec les resultats d'un modele analytique base sur les equations simplifiees de couche limite. Les evolutions temporelles affines et synchronisees de la vitesse moyenne et des composantes fluctuantes de vitesse ont ete mises en evidence. Une inversion locale du signe de gradient longitudinal de la vitesse moyenne axiale lors de la chute, cree un desequilibre de la turbulence menant a une inversion de la cascade d'energie. L'evolution instationnaire transversale montre une augmentation de diametre du jet d'environ 20 % pendant la chute de vitesse. Ceci peut-etre du a un effet de sillage et un effet de retard de l'activite des grandes structures gerant l'entrainement du jet. Enfin, un bilan de quantite de mouvement dans la zone affectee par l'instationnarite est effectue. L'evolution temporelle du bilan d'energie cinetique et des termes de production des equations des tensions de reynolds sont presentes. Ce travail centre sur l'analyse fine d'un ecoulement modele instationnaire nous permet d'une part d'acquerir une meilleure comprehension physique des interactions entre un ecoulement du jet et une forte instationnarite externe imposee et d'autre part de fournir une base detaillee de comparaison pour les simulations numeriques
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Raad, Layla M. "Simultaneous measurements of velocity and concentration for a turbulent jet". Thesis, Georgia Institute of Technology, 1999. http://hdl.handle.net/1853/20713.
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Ravier, Stéphane. "Etude des instabilités d'un jet plan à masse volumique variable". Aix-Marseille 2, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX22044.
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L'influence de la variation de masse volumique pour le développement des instabilités primaires d'un jet plan est étudiée par simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes incompressibles. Chaque méthode numérique retenue ainsi que la construction du programme sont détaillées pas à pas en insistant particulièrement sur le choix des conditions aux limites. La méthode est validée par une étude linéaire qui présente des résultats pour une large gamme de valeurs du rapport de densité. À partir de ce code non linéaire, on étudie la transition convective/absolue subie par le mode variqueux lorsque le rapport de densité diminue pour différents profils dont le Bickley et le presque top-hat. Une remise en cause du critère de stabilité marginale est proposée. En outre, l'observation inattendue de modes globaux amortis pour les rapports de densité voisins de 1 dans le cas d'un profil presque top-hat nous conduit à proposer une hypothèse en étudiant l'équation analytique implicite qui définit la relation de dispersion du mode variqueux pour un profil top-hat. Une courte étude expérimentale dans laquelle on présente les différentes techniques employées, ainsi que les premières mesures de vitesse et de densité, complète ce travail, en donnant des informations sur les fréquences caractéristiquesWe study the influence of density variation on the development of primary instabilities of a plane jet by direct numerical simulation of the incompressible Navier-Stokes equations. Each numerical method and the structure of the program are presented in detail with a special focus on the way boundary conditions are set. To validate the overall numerical simulation, we develop a linear analysis which provides results for a wide range of density ratio. Thanks to our non linear code, we study the convective/absolute transition of the varicose mode when density is decreased for several profiles, including Bickley and top-hat like, and prove that the linear marginal stability criterion is not sufficient to explain the observed dynamics of the jet. For a top-hat like profile and values of the density ratio close to unity, we observe dumped global modes. An hypothesis is proposed to explain this phenomenon. A short experimental study ends this work: we insist on the used methods and give information about the characteristic frequencies of the jet deduced from velocity and density measurements
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Fluzin, Gérard. "Modélisation d'un jet diphasique turbulent jusqu'à son auto-inflammation dans une enceinte à pression et température variables". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1990. http://www.theses.fr/1990ECDL0009.
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Les recherches entreprises pour mieux comprendre la combustion dans les moteurs à combustion interne, visent à améliorer les performances et le rendement de ces moteurs tout en réduisant le bruit et l'émission de polluants. Toutes ces études impliquent des connaissances sur des thèmes aussi différents que les écoulements diphasiques, la turbulence, les échanges thermiques, la cinétique chimique, la combustion turbulente, etc. . . La représentation de ces phénomènes complexes ne peut donc relever que de modèles mathématiques élaborés qui résolvent numériquement en une ou plusieurs dimensions l'ensemble des équations représentatives de ces phénomènes physiques. Ils permettent de cerner l'influence de certains de ces paramètres sur le comportement du moteur et de modéliser un cycle complet. Cependant une modélisation fine de l'auto-inflammation est souvent absente de ces codes de calcul. Le présent travail est consacré, dans un premier temps, à l'étude et à l'amélioration du code de calcul dispray afin de permettre la modélisation de l'injection du combustible liquide dans des conditions thermodynamiques analogues à celles régnant dans la chambre de combustion. Puis, nous avons adapté, au n-dodecane, un modèle d'auto-inflammation base sur un mécanisme de réactions en chaînes comportant seulement quatre étapes (initiation, propagation, ramification, rupture). Sa validation, à partir d'expériences en bombe et sur moteur diesel à culasse transparente, a permis de vérifier son bon comportement dans différentes conditions opératoires. En particulier il a mis en évidence l'importance des conditions d'injection du combustible sur le délai d'auto-inflammation.
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McManus, Thomas Andrew. "An Experimental Investigation of the Relationship between Flow Turbulence and Temperature Fields in Turbulent Non-premixed Jet Flames". The Ohio State University, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1558370669358194.
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Green, James G. "Turbulence structure resulting from interaction between an embedded vortex and wall jet". Thesis, Monterey, California. Naval Postgraduate School, 1989. http://hdl.handle.net/10945/27318.
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Toften, Terje HaÌŠkon. "Effects of free-stream turbulence on a jet in a cross-flow". Thesis, University of Hertfordshire, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.241571.
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Stack, Cory M. "Turbulence Mechanisms in a Supersonic Rectangular Multistream Jet with an Aft-Deck". The Ohio State University, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1560352886647369.
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Chabaud, Benoit. "Etude de la turbulence dans un jet d'hélium gazeux à basse température". Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10092.
Testo completoAbstract (sommario):
L'objectif de cette experience est de comprendre les lois fondamentales qui regissent les ecoulements turbulents, et ceci dans le cadre d'un jet subsonique et axisymetrique d'helium gazeux a basse temperature (4 kelvin). La tres faible viscosite cinematique de l'helium (230 fois plus faible que celle de l'air), permet en effet d'atteindre un taux de turbulence tres eleve (nombre de reynolds voisin de 10#6) dans une chambre d'experience de petites dimensions. Nous avons d'abord defini les parametres macroscopiques de l'experience, et fait construire le cryostat et la chambre experimentale: le cryostat contient 30 litres d'helium liquide, qui alimentent le jet apres vaporisation. La chambre d'experience est un cylindre de 15 cm de diametre et 35 cm de hauteur, essentiellement vide, a l'interieur duquel se developpe librement le jet. Parallelement, nous avons developpe un detecteur de vitesse fonctionnant sur le principe de l'anemometre a fil chaud, et utilisant la forte variation de resistance d'un revetement supraconducteur. Apres caracterisation et d'etalonnage du detecteur, nous avons realise les premieres series de mesures. Sur ces enregistrements est effectue un traitement de nature statistique (histogrammes des differences de vitesse), et spectral (transformee de fourier), permettant de confronter les mesures aux theories actuelles sur la turbulence, et notamment a une approche entropique recemment proposee
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Mayo, Jr David Earl. "The Turbulence Structure of Heated Supersonic Jets with Offset Total Temperature Non-Uniformities". Diss., Virginia Tech, 2019. http://hdl.handle.net/10919/93532.
Testo completoAbstract (sommario):
Noise induced hearing loss is a large concern for the Department of Defense. Personnel on aircraft carriers are exposed to dangerous noise levels of noise from tactical aircraft, causing hearing damage which results in significant costs for medical care and treatment. Additionally, NASA and the FAA have begun to investigate the viability of reintroducing supersonic commercial transport in the United States and one of the largest problems to address is reducing the noise impact of these aircraft on communities.
The overarching goal of jet noise research is to optimize noise reduction techniques for supersonic jets. In order to achieve this, a more complete theoretical framework which links the jet boundary conditions to the turbulence production in the jet plume and the far-field radiated noise must be established. The research presented herein was conducted on the hypothesis that introducing thermal non-uniformities into a heated supersonic jet flow can favorably alter the turbulence structure in the jet shear layer, leading to reductions in radiated noise.
To investigate the impact of temperature on the turbulence development in the jet, spatially resolved three-component velocity vectors were acquired using particle image velocimetry (PIV) performed on two small-scale perfectly expanded Mach 1.5 jet flows, one with a uniform temperature profile and another containing a geometrically offset temperature non-uniformity.
Using the PIV data, the mean velocities, Reynolds stresses, and correlation coefficients were obtained from both jet flows and compared to analyze changes in the mean turbulence field. Small but significant reductions in the shear layer turbulence were observed in the near nozzle region of the thermally offset jet when compared to the uniform jet case. The changes result in a thickening of the shear layer nearest the location of the cold plume which alters the integral length scales of the coherent turbulent structures in the offset jet in a manner consistent with other techniques presented in the literature that reduce jet noise.
Applying quadrant analysis, a conditional averaging technique, to the jet turbulence plume revealed changes in the statistical flow field of Reynolds shear stress structures. The changes provide strong evidence of the presence of intermittent stream-wise vortical structures which serve to reduce the spatial correlation levels of turbulence in the thermally offset jet flow when compared to the uniform baseline jet.Doctor of Philosophy
Increasingly large and powerful engines are required as the mission requirements for tactical aircraft become more advanced. These demands come at the cost of an increased production of noise which is particularly hazardous to crewpersons operating on Navy aircraft carriers during take-off and landing. Noise-induced hearing loss from extended exposure to high noise levels has become a major medical expenditure for the Navy. To address this issue in tactical aircraft engines, the sources of jet plume noise must be reduced, but doing so requires improved understanding of the connections between nozzle boundary conditions, the jet turbulence plume, and the radiated noise while keeping in consideration system constraints and performance requirements. The current study introduces a novel method for controlling supersonic jet noise induced by turbulence through the introduction of an offset non-uniform temperature perturbation at the nozzle mouth. Non-invasive flow measurements were conducted using stereoscopic particle image velocimetry to obtain high-resolution velocity and turbulence data. Analysis of the flow data indicate that an offset reduced temperature plume introduced at the nozzle exit has a first-order effect on the turbulence evolution which result in small, but significant reductions in jet noise levels. The reductions observed are attributed to a disruption in the coherence of the primary noise generating turbulence structures in the jet plume which are associated with the formation of stream-wise vortical structures induced by the cold plume.
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Chakravorty, Saugata. "A Numerical Study On Absolute Instability Of Low Density Jets". Thesis, Indian Institute of Science, 2000. http://hdl.handle.net/2005/227.
Testo completoAbstract (sommario):
A spectacular instability has been observed in low density round jets when the density ratio of jet fluid to ambient fluid falls below a threshold of approximately 0.6. This phenomenon has been observed in non-buoyant jets of helium in air, heated air jets and heated buoyant jets. The oscillation of the flow near the nozzle is extremely regular and periodic and consists of ring vortices. Even the smaller scale structures that appear downstream exhibit similar regularity. A theory for predicting the onset of this oscillation is based on finding regions of absolute instability from linear stability analysis of parallel flow. However, experiments suggest that the theory is at least incomplete and fortuitous as the oscillation is not a linear process. The present work is to observe and understand the process of regeneration of these oscillations by conducting numerical simulations. Here, two-dimensional, plane jets were simulated because they undergo a qualitatively similar process.
A spatial and temporal picture of a heated jet has been obtained numerically. A perturbation expansion was used to obtain a system of conservation laws for compressible flows which is valid for low Mach numbers. The low Mach number approximation removes the high frequency acoustic waves from the flow field. This enables a larger time step to be taken without making the calculation unstable. To ensure that all the scales of motion are properly resolved, calculations were done at a low Reynolds number. The governing equations were discretized in space using second-order finite difference formulas on a staggered grid. Velocity fields were advanced using a second-order Adams-Bashforth explicit scheme and then corrected by solving for pressure such that continuity is satisfied at every time step. The Poisson problem for pressure requires the time derivative of the density which was approximated by a third-order backward difference formula. Gauss-Siedel iteration was used to find the pressure.
Several numerical tests were conducted prior to simulations of variable density jets to check the stability and accuracy of the code. Two dimensional driven cavity flow calculations were done as a first test. Then a calculation of a forced, spatially developing, incompressible, plane mixing layer was done to check the time accuracy of the code. After obtaining satisfactory performance of the code for the different test cases, two-dimensional, variable density jets were simulated.
Since the plane jet extends ad infinitum in the streamwise direction, a sufficiently large domain was used to capture all the relevant physics in the downstream regions of the jet. An advective boundary condition was imposed at the exit plane. Rigid, slipwall conditions were employed to prescribe lateral boundary conditions.
A 2-D, incompressible plane jet was simulated first. The jet profile was approximated by two hyperbolic tangent shear layers. The most unstable mode of the inviscid shear layer for this profile, along with its first and second harmonics, was imposed on the velocity profile at the inlet plane. The amplitude of oscillation of the harmonics was chosen so as to provide sufficient energy in the perturbation to accelerate the growth of the layer. No explicit phase lag was introduced in the perturbation. The flow was allowed to develop long enough to wash out the effect of the initial condition. The results obtained for this case indicate that experimentally realized phenomena such as vortex pairing were captured in this simulation. Furthermore, to check the convective nature of instability of the incompressible jet, the forcing at the inlet plane was turned off. The disturbances were gradually convected downstream, out of the computational domain.
Next, two-dimensional heated, non-buoyant jets were studied numerically. The effects of the ratio of jet density to ambient density S, the velocity ratio R, and jet width W, on the near field behavior of an initial laminar jet and the regeneration mechanism of the self-sustaining vortices were explored. The theory based on domain of absolute/convective instability identifies these three parameters. No initial perturbation was necessary to start roll-up of the shear layer. For certain choices, e.g., S= 0.75, R = 20, W =10.5, self-sustaining oscillations appeared spontaneously, and these cycles repeated for very long simulation intervals. Waviness on the jet shear layers grow and roll-up into vortices as in constant density shear layers. But unlike the incompressible plane jet, these vortices grow much larger and mixes more with the surrounding fluid. As these vortices evolve, packets of fluid break away as trailing legs similar to side jet expulsions observed in round jets and plumes. The growing vortices disturb the upstream shear layer. Consistently with linear theory, which predicts absolute instability for these parameters, these disturbances are able to grow and roll up. If these disturbances travelled faster than the downstream vortices, it would not be possible for the cycle to repeat. With sufficient shear between the co-flowing streams (R not too small), the entire regeneration process was found to begin from roughly the same streamwise location. Furthermore, it is the symmetric, varicose mode which occurs. At a slightly larger density ratio (S = 0.8, R = 10), self-sustaining oscillations appeared, but each new cycle began slightly farther downstream. It seems likely that these values are close to the boundary in parameter space between self-sustained oscillatory and convectively unstable behaviors. Jet width also influences the selection of these two behaviors. When jet width was reduced, W = 6, even for S = 0.75,R = 20, each new cycle began to shift downstream. For larger jet width (W = 12.3), self-sustaining oscillations occur but the response is now as an asymmetric sinuous mode after a short initial varicose mode.
The detailed processes that have now been revealed in plane jets should serve as guidelines for the study of such processes in the technologically more important round jets.
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Buttay, Romain. "Etude de l'interaction choc/turbulence/combustion en écoulement cisaillé réactif : analyse des jets réactifs fortement sous-détendus". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0009/document.
Testo completoAbstract (sommario):
Cette Thèse de Doctorat est consacrée à l'étude des écoulements cisaillés réactifs supersoniques et plus particulièrement à la dynamique des jets compressibles fortement sous détendus. Ce type d'écoulement est rencontré dans un certain nombre d'applications relatives, par exemple, à l'injection d'hydrogène dans les superstatoréacteurs ou bien à l'allumage de moteurs fusées. Il est aussi représentatif du percement de réservoirs à haute pression. Ce travail s'appuie sur l'emploi d'un outil de simulation numérique haute fidélité: CREAMS (Compressible REActive Multi-species Solver). Ce code de calcul met en oeuvre des schémas numériques d'ordre élevé: schéma d' intégration d'ordre 3 en temps et d'ordre 7 et 8 en espace. Il s'appuie sur une description des termes de transport moléculaire et des termes sources chimiques la plus précise possible (transport détaillé et chimie complexe). Les simulations réalisées dans des conditions inertes permettent de caractériser l'importance des interactions choc/turbulence avec une attention particulière accordée au mélange turbulent à petite échelle. Les simulations réactives de jets fortement sous détendus d' hydrogène montrent les difficultés d'allumage et de stabilisation de la combustion pour ce type de conditions, même en présence d'un apport externe d' énergie. Enfin, l'analyse d'un jet représentatif d'un allumeur de moteur fusée révèle certaines spécificités de l'auto-allumage dans ces conditions non-prémélangées rapidesThis dissertation is devoted to the study of sheared supersonic reactive flows and more specifically the dynamics of highly underexpanded jets. Such complex compressible turbulent flow conditions are of praclical interest for scramjets as well as rocket engines applications. Similar condit ions may also be found during the accidentai releases of flammable substances into the atmosphere during high pressure vessel rupture or venting. This work is conducted with a high fidelity computational solver: CREAMS (Compressible Multi-reactive species Solver). It uses high precision numerical schemes third-order Runge Kutta scheme for time integration, plus a combination of seventh and eighth-order centered and WENO schemes for spatial integration. The molecular transport terms and chemical sources terms are handled with the most accurate descriptions, i. e., including detailed transport and chemistry. Inert flow simulations allow to characterize the importance of shock/turbulence interactions with a special emphasis placed on the small-scale scalar mixing. Highly under-expanded reactive hydrogen jet simulations underline the specific difficulties associated to ignition and combustion stabilization even in the presence of an external deposit of energy. Finally, the analysis of the rocket engine igniter jet reveals some specific features of self-ignition phenomena in such non-premixed conditions
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Grenson, Pierre. "Caractérisation expérimentale et simulations numériques d’un jet chaud impactant". Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0036/document.
Testo completoAbstract (sommario):
Cette thèse porte sur la caractérisation expérimentale et la simulation numérique d’une configurationde jet rond en impact peu rencontrée dans la littérature : un jet chauffé issu d’une conduitepleinement développée à un haut nombre de Reynolds (ReD = 60 000) impacte normalement uneparoi située à trois diamètres en aval. Le premier volet de ce travail est dédié à la génération d’unebase de donnée expérimentale à l’aide de plusieurs moyens de mesure, avec pour objectif de caractériserà la fois la dynamique et la thermique de l’écoulement. Les techniques complémentaires devélocimétrie laser à franges (LDV) et vélocimétrie par image de particules (S-PIV) ont été mises àprofit pour la caractérisation du champ de vitesse et du tenseur de Reynolds tandis que les champsde température moyenne et fluctuante ont été mesurés à l’aide d’un fil froid. Enfin, les échangesthermiques au niveau de la paroi ont été obtenus par la méthode inverse de thermographie en facearrière (ThEFA). En plus de fournir une base de donnée très complète nécessaire à la validation dessimulations numériques, ces mesures ont également permis de mettre en évidence l’organisation àgrande échelle de l’écoulement, avec la présence de grandes structures tourbillonnaires dont la fréquencede passage correspond au mode colonne du jet libre et qui s’approchent de la paroi d’impactaux alentours du second maximum observé dans la distribution des échanges pariétaux. Le secondvolet concerne les simulations numériques visant à reproduire la configuration expérimentale. Deuxapproches ont été évaluées : l’approche RANS pour quantifier la pertinence des modèles utilisés parles industriels et l’approche LES, plus coûteuse, mais donnant accès aux propriétés instationnaireset tridimensionnelles de l’écoulement. Les simulations RANS ont montré que les modèles reconnuscomme les plus performants pour ce type de configuration sont incapables de prévoir correctementle niveau des échanges pariétaux. Ils sont, en revanche, bien reproduits par la simulation LES. Lesdonnées obtenues ont été mises à profit pour mieux comprendre les mécanismes liés à l’apparitiondu second maximum. Cette analyse a mis en avant le rôle des « points chauds ». Seuls certains d’entreeux ont pu être reliés à la présence de régions « décollées » tandis que la majorité est associée à desstructures allongées dans la direction de l’écoulementThis thesis is dedicated to the experimental characterisation and the numerical simulations ofa round impinging jet configuration seldom dealt with in the literature : a heated jet issues from apipe fully developed pipe at a high Reynolds number (ReD = 60 000) and normally impinges a platelocated three diameters downstream. The first part of this work is directed towards the generationof an experimental database by means of several measurement techniques in order to characteriseboth the dynamical and thermal flow features. The complementary techniques of laser Doppler velocimetry(LDV) and particle image velocimetry (S-PIV) allowed for the velocity and Reynolds tensorfield characterisation. The mean and fluctuating temperature fields were measured through cold-wirethermometry. Finally, the plate heat transfer distribution was obtained through the inverse methodof « rear face thermography » (ThEFA). The gathered data not only provided a comprehensive databasenecessary to validate numerical simulations but also permitted to highlight the large-scale floworganisation, with the presence of large vortices shedding at the free jet preferred mode and closelyapproaching the plate in the vicinity of the secondary peak observed in the heat transfer distribution.The second part of this thesis focuses on the numerical simulations aiming at reproducing the experimentalconfiguration. Two approaches were evaluated : the RANS approach in order to quantifythe relevance of industrial turbulence models and the Large-Eddy Simulation, more expensive, butproviding the 3D unsteady flow features. The RANS simulations showed that the models recognisedas the most efficient for this kind of configuration are unable to correctly predict the heat transferlevels. They are, on the other hand, well reproduced by the LES. The generated data allowed for betterunderstanding of the mechanisms leading to the secondary peak. This analysis highlighted theprominent role of the "hot spots", where only some of them can be related to « separated » regions,while the majority are associated with streamwise elongated structures
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YAMAMOTO, Kazuhiro, Satoshi INOUE, Hiroshi YAMASHITA, Daisuke SHIMOKURI e Satoru ISHIZUKA. "Flow Field of Turbulent Premixed Combustion in a Cyclone-Jet Combustor". The Japan Society of Mechanical Engineers, 2007. http://hdl.handle.net/2237/9384.
Testo completo
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Robertson, Zachary Burton Smith. "Deposition of Newtonian Particles Entrained in a Turbulent Axisymmetric Free Jet". Thesis, Virginia Tech, 2012. http://hdl.handle.net/10919/31884.
Testo completoAbstract (sommario):
In the past 10 years there has been a significant amount of research into two-phase particle transport. The terrorist events of September 11, 2001 sparked a series of studies analyzing particle entrainment and deposition in turbulent airflows. One area of research needing further attention has been the study of particles entrained in axisymmetric air jets. An experimental rig was designed and built to study entrainment properties and deposition of Newtonian particles, after injection into a turbulent axisymmetric free air jet.
Newtonian spherical particles, ranging from 1mm to 6mm in diameter, were injected into a turbulent airstream and blown through a nozzle into a large, open space. As the particles fell
out of the jet stream, their linear distances, from nozzle to initial-ground-contact, were recorded and analyzed.
The experiments conducted indicated particle size and density to be significant factors when considering Newtonian particle entrainment. Additionally, particle deposition distribution revealed a consistent positive skewness, as opposed to an expected Gaussian form.
The data presented in this paper provide a starting point for understanding entrainment of Newtonian spherical particles in jets. The simple experimental rig geometry and results also provide an opportunity for computational fluid dynamics models to be validated, answering a call from the 2006 Annual Review of Fluid Mechanics.Master of Science
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Simoneau, Jan-Patrice. "Etude de l'interaction entre un jet et la convection naturelle dans une cellule d'habitation". Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0013.
Testo completoAbstract (sommario):
Ce travail a pour but une approche numérique de la convection mixte due à l(action d'un jet d'air anisotherme dans une cellule d'habitation. Après avoir rappelé les lois et les équations gouvernant la convection, dans notre cas, nous exposons le traitement numérique pas différences finies que nous avons appliqué à ces équations ainsi qu'une première validation e notre modèle numérique effectuée pour le régime de convection naturelle laminaire. Nous faisons ensuite une approche de la convection mixte bidimensionnelle laminaire et mettons en évidence différents types d'écoulement pour les cas d'injection à co-courant et à contre-courant. Une étude complémentaire est menée pour prendre en compte les cavités à géométrie complexes : parois intérieures, frontières libres. Nous présentons ensuite le traitement des écoulements turbulents par un modèles k-epsilon sans fonction de paroi, et une comparaison est effectuée pour la convection naturelle turbulente. Enfin, le dernier chapitre est consacré aux résultats expérimentaux en convection mixte obtenus sur une échelle de taille réelle et à nos premières simulations numériques de la convection mixte turbulente bidimensionnelleThe aim of this work is a numerical and experimental approach of mixed convection induced by ab air injection into a dwelling cell. We first present physic laws and governing equations of the flows inside the cell, and then the numerical treatment using finite differences. Results for laminar natural convection are compared with existing works. Then an approach of two-dimensional mixed convection allows us to find characteristic flow regimes for aiding or opposing flow of natural convection. Cavities with complex geometries such as inside boundaries and free boundaries are also studied. Afterwards, we present turbulence modelling using a k-epsilon model and no wall function. Comparison with other works is done about turbulent natural convection. In the last chapter, we show experimental results relative to mixed convection within a real scale cell and first numerical simulation of two-dimensional turbulent mixed convection
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Lafitte, Anthony. "Prédiction de l'aéroacoustique de jets subsoniques confinés à l'aide d'une méthode stochastique de génération de la turbulence". Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00805414.
Testo completoAbstract (sommario):
Au sein d'un échangeur à air, les trompes à air permettent de créer l'écoulement d'air froid nécessaireà son bon fonctionnement. Ces dispositifs, qui peuvent ^etre assimilés à des jets subsoniques confinésen conduit, peuvent contribuer au bruit rayonné par les avions lors des phases au sol. Nous proposonsdans cette thèse de développer un outil numérique prédictif de l'acoustique rayonnée par ces dispositifsafin de pouvoir proposer des solutions de réduction de bruit appropriées. Cet outil est adapté au contexteindustriel de Liebherr Aerospace. Une méthode stochastique permet, à partir d'un calcul stationnaireRANS, de générer un champ de vitesse turbulente qui autorise la formation d'un terme de forçage dansles équations d'Euler linéarisées qui sont alors utilisées comme un opérateur de propagation. Un nouveaumodèle stochastique basé sur l'hypothèse de sweeping est développé. Ce dernier permet de produiredes champs instationnaires respectant certaines propriétés aérodynamiques statistiques dans le cadre dejets libres subsoniques. Cette méthode est couplée avec le solveur Euler de l'Onera sAbrinA_v0 et l'outilrésultant est appliqué sur le cas d'un jet libre subsonique à M=0.72. Moyennant une calibration duterme source, la méthodologie permet de reproduire les spectres acoustiques en champ lointain, exceptépour les angles faibles. L'outil numérique est ensuite couplé avec un solveur FW-H pour étudier le casconcret de la trompe à air. Les résultats aérodynamiques et acoustiques sont validés par comparaison àune base de données aérodynamique et acoustique constituée au préalable à partir d'une campagne d'essaiscomprenant des mesures par anémométrie laser Doppler à l'intérieur du conduit et des microphonesacoustiques en champ lointain.
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Aloui, Fethi. "Étude de contrôle des écoulements". Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0109/document.
Testo completoAbstract (sommario):
Pour améliorer les performances aérodynamiques notamment dans le domaine des transports (aéronautique, automobile, ..), le contrôle des écoulements constitue une solution de rupture prometteuse. Il présente à la fois un enjeu majeur pour l'industrie et un défi pour les scientifiques. Les retombées visées par le contrôle (notamment actif) sont d'ordre à la fois économique (réduction de la consommation) et environnemental (diminution des gaz à effet de serre). L'efficacité du contrôle est intimement liée à l'actionneur utilisé. Les actionneurs fluidiques et tout particulièrement le jet synthétique, semblent être une technique prometteuse de progrès. L'objectif de ce travail est le développement, la validation et la mise en œuvre de ce type d'actionneur. Nous avons ainsi conçu un actionneur de type jet synthétique basé sur un haut parleur. Les performances de cet actionneur ont été évaluées dans un milieu au repos en utilisant à la fois l'anémométrie à fil chaud et la PIV. Les effets des différents paramètres ont été analysés (fréquence, amplitude de forçage, …). Une attention particulière a été consacrée à l'étude de l'inclinaison de la fente d'éjection. Trois inclinaisons ont été utilisées (30°, 45° et 90°). Dans chaque cas l'évolution du jet synthétique ainsi que celle des tourbillons ont été caractérisées. Par les mêmes techniques de mesure dans une soufflerie, nous avons étudiés l'interaction du jet synthétique avec un écoulement transverse. Des visualisations par fumée du contrôle du décollement par cet actionneur montrent ses capacités à pouvoir recoller l'écoulementTo improve the aerodynamic performance particularly in the field of transport (aerospace, automotive, ..), the flow control is a promising solution for rupture. It presents at the same time a major stake for industry and a challenge for the scientists. The fallout aimed by control (particularly active control) are of an at the same time economic (reduction of consumption) and environmental (decrease of greenhouse gases). The effectiveness of control is closely related to the actuator used. The fluidic actuators and particularly the synthetic jet appear to be a promising technique for progress. The objective of this work is the development, validation and implementation of this type of actuator. We thus designed an actuator of the synthetic jet type based on a loudspeaker. The performances of this actuator were estimated in a quiescent environment. Both hot wire anemometer and the Particle Image Velocimetry (PIV) are used. The effects of different parameters were analyzed (frequency, amplitude forcing, ...). Particular attention has been devoted to the study of the inclination of the ejection slot. Three angles were used (30 °, 45 ° and 90 °). In each case the development of synthetic jet and the vortices have been characterized. By the same techniques of measurement in a wind tunnel, we have studied the interaction of the synthetic jet with a transverse flow. Visualizations by smoke control detachment by the actuator to show his ability to pick up the flow
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Gray, Sandria Lutrica. "Turbulence Modulation of Polydisperse Particles in a Square Particle-Laden Jet: Numerical Investigation". Thesis, Virginia Tech, 2012. http://hdl.handle.net/10919/33445.
Testo completoAbstract (sommario):
The purpose of this study is to numerically investigate the turbulence modulation of polydisperse particles in a square particle-laden jet. Turbulence modulation describes the effects of fluctuating velocity and intensity when the particles and continuous fluid interact in a turbulent flow field. The rate at which turbulence modulation is altered is dependent upon parameters such as particle size, mass loading, Stokes number, coupling, volume fraction and mechanisms of turbulence modulation. This study modifies the analytical model developed by Yarin and Hetsroni (1993) to account for the transitional drag regime for coarse polydisperse particles. The particles under study are dilute, inert and spherical, with relatively high Stokes numbers, and classified as having two-way coupling with the fluid. The new analytical model is compared to numerical results using the Computational Fluid Dynamics (CFD) software FLUENT (ANSYS, Inc.). The turbulence model employed is the standard k-ε model. This study will analyze the effects of varying mass content and particle ratios to investigate how turbulence modulation is influenced. The new model and the CFD results show good agreement in the cases where the mass contents of each particle size are equal. This study will also look into the effects of polydispersion, and the concentration distribution, for indoor air applications. It was found that, in certain cases, the monodisperse assumption slightly over-predicts the concentration distribution in the enclosed region.Master of Science
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Huang, Shengcheng, e 黃晟程. "Effect of ambient turbulence on mixing of a round jet in cross-flow". Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2014. http://hdl.handle.net/10722/209493.
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Lucas, Jean-François. "Analyse du champ scalaire au sein d'un jet turbulent axisymetrique a densite variable". Aix-Marseille 2, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX22074.
Testo completoAbstract (sommario):
Ce travail consiste en l'etude experimentale de jets turbulents axisymetriques a densite variable et, plus particulierement, en l'analyse fine des proprietes de couplage des champs de vitesse et de concentration. Nous etudions un jet de tube, vertical et ascendant, faiblement confine dans un co-courant d'air de vitesse tres faible. La variation de densite est obtenue par de l'helium, a temperature ambiante, s'epanouissant dans de l'air a temperature ambiante (rapport initial des masses volumiques de 0. 14). Le jet d'air legerement chauffe fournit un traceur passif (sans variation de masse volumique importante), ce qui joue le role de reference. Nous combinons la velocimetrie laser doppler et l'anemo-thermometrie a fil chaud : la premiere technique mesure simultanement deux composantes de la vitesse, tandis que la seconde delivre une tension liee a la vitesse et a la concentration. Un systeme permettant le declenchement simultane des acquisitions a ete elabore. Apres calibration appropriee de la sonde a fil chaud, on obtient notamment les flux turbulents de concentration. Nos resultats permettent de mieux comprendre les mecanismes de melange dans la zone initiale de developpement du jet ou les gradients sont les plus forts. Ainsi, plus le gaz ejecte est leger, plus son melange est rapide. Les fonctions de densite de probabilite et les moyennes conditionnelles permettent une analyse plus fine du couplage, revelant, pour le jet d'helium, la presence inattendue d'helium presque pur a basse vitesse. De plus, dans ce cas, le terme axial de l'energie cinetique de la turbulence est attenue au profit des composantes radiales. De nombreuses applications industrielles constituent une des finalites de cette recherche, menee depuis plusieurs annees en liaison avec edf, gdf, la snecma et l'ineris. L'interet fondamental vise a fournir des elements precis de la physique sous-jacente et a aider a la mise au point de modeles de turbulence bien adaptes.
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Hadj, Achour Miloud. "Fragmentation de métal liquide dans l'eau". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0215/document.
Testo completoAbstract (sommario):
Le phénomène de dispersion/fragmentation du corium reste un des éléments les plus complexes et incertains de la modélisation d’un accident nucléaire. Afin de valider les modèles de sous-maille actuellement implémentés dans le logiciel MC3D (développé à l’IRSN), une expérimentation sans explosion de vapeur a été imaginée. Il s’agit d’un jet de métal liquide à bas point de fusion (métal de Field) interagissant avec de l’eau stagnante dans une cuve de large dimension. Cette thèse comporte deux volets ; le premier porte sur l’étude de la fragmentation dite secondaire d’une goutte isolée de métal de Field, à bas nombre de Weber. Dans ce but un dispositif expérimental GaLaD (générateur de goutte à la demande) a été conçu par nos soins. Cette partie a permis de faire une revue de littérature sur la fragmentation liquide-liquide, avec une comparaison quantitative de la fragmentation secondaire des gouttes uniques dans le cas liquide-liquide et dans le cas gaz-liquide. Le second volet concerne l’étude d’un jet de métal de Field, le dispositif GaLaD a pu être modifié de façon à pouvoir générer de petits jets de métal liquide dans l’eau. Les résultats obtenus ont permis une meilleure compréhension des phénomènes physiques mis en jeu avec un modèle d’entrainement diphasique pour modéliser le jet. Dans le cadre de cette thèse, un dispositif expérimental supplémentaire désigné par JaLaD est développé. Dans la suite, ce dispositif sera dédié à l’étude des jets dans l’eau et doit nous permettre de réinterpréter les données d’expériences classiques via de nouvelles mesures innovantesThe phenomenon of dispersion/fragmentation of corium remains one of the most complex and uncertain elements of nuclear accident modeling. In order to validate the sub-mesh models implemented in the MC3D software (developed by IRSN), an experiment without vapor explosion has been conceived. It consists of a low-melting liquid metal jet (Field metal) interacting with a stagnant water in a large tank. This thesis is divided into two parts ; the first one is related to the study of the so-called secondary fragmentation of an isolated drop of Field’s metal, for low Weber number. To this end, we designed an experimental device, GaLaD (drop-on-demand droplet generator). In this part, a literature review on liquid-liquid fragmentation is conducted with a quantitative comparison of the secondary fragmentation for a single drop in the liquid-liquid and the gas-liquid cases. The second part concerns the study of a jet of Field’s metal. For this purpose, GaLaD was modified, so as to be able to generate small jet of liquid metal in water. The obtained results allowed a better understanding of the physical phenomena involved in two-phase turbulent jet fragmentation. In the framework of this thesis, an additional experimental device designated by JaLaD is developed. Subsequently, this device will be dedicated to the study of metal jet in water and must allow us to reinterpret the data of classical experiments via new innovative measurement techniques