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Abstract(s)
Turbulent mixing of confined coaxial jets is a complex dynamic process with many practical applications such as ejectors, jet pumps, industrial burners, jet engine combustion chambers, gaseous nuclear rockets, mixing chambers, afterburners, and turbofan engine mixing chambers. In this latter applications the confinement is also of basic interest because it involves a certain interacting turbulent flow phenomena, the details of which are not yet
fully understood quantitatively (Ahmed and Sharma, 2000).
There have been studies of different geometric and operating parameters on the
turbulent mixing process of confined coaxial jets with different motivations. While a wide
range of diameter ratios has been investigated in the past, no work was reported on diameter ratios below 2, which is the case with many low bypass turbofan engines with bypass ratios of 0.3 and less. Only Ahmed and Sharma (2000) reported recently detailed LDV measurements of
mean and turbulence components of velocity as well as the total and static pressures over a range of velocity ratios with relevance in the present context. In their work they analyse the influence of velocity ratio on the turbulent mixing process, but there are many other parameters which influence the turbulent mixing process.
This research is dedicated to the study of the turbulent mixing of parietal jets
without any generated effect of swirl and without the presence of bluff bodies. The major objective was to design mixing control strategies using purely aerodynamic tools. Following a work on axisymmetric geometries, a two-dimensional geometry was adopted to study the influence of geometric and initial parameters to control the flow: confinement, inclination angle and turbulence intensity of the outer flow.
A mistura turbulenta de jactos coaxiais confinados é um complexo processo dinâmico com muitas aplicações práticas, como em ejectores, bombas a jacto, queimadores industriais, câmaras de combustão de motores a jacto, foguetes nucleares gasosos, câmaras de mistura, pós-queimadores (afterburners), motores turbofan. Nestas ultimas aplicações, o confinamento é também de interesse fundamental, porque envolve certos fenómenos de interacção de escoamentos turbulentos, cujos detalhes não estão ainda quantitativamente completamente entendidos (Ahmed e Sharma, 2000). Tem havido estudos sobre o comportamento aerodinâmico de jactos coaxiais em diferentes tipos de geometria e com diferentes parâmetros operacionais com diferentes motivações. Enquanto uma escala de relações de diâmetros foi investigada no passado, não existem praticamente registos de trabalhos para diâmetros inferiores a 2, que é o caso dos motores turbofan com muito baixo bypass, com razões de bypass de 0.3 ou inferior. Somente Ahmed e Sharma (2000) relataram recentemente detalhadas medições em velocimetria laser das componentes de velocidade média e turbulenta, bem como da pressão total e estática, numa escala de rácios de velocidade com relevância no contexto actual. No seu trabalho, foi analisada a influência da relação da velocidade sobre o processo de mistura turbulenta, mas existem muitos outros parâmetros que influenciam o processo de mistura turbulenta. Esta investigação estuda o processo de mistura turbulenta de jactos parietais sem recurso a efeitos de rotação (swirl) nem a “bluff bodies”. Na sequência de um estudo numérico realizado anteriormente, pretende-se aumentar a compreensão de interacções entre alguns fenómenos de escoamento turbulento em jactos coaxiais, de forma poder controlar a sua mistura de uma forma exclusivamente aerodinâmica. Neste trabalho estuda-se experimentalmente uma geometria bidimensional, avaliando-se a influência de parâmetros geométricos e iniciais com vista à obtenção do controlo do escoamento: confinamento, ângulo de inclinação e intensidade de turbulência do escoamento exterior.
A mistura turbulenta de jactos coaxiais confinados é um complexo processo dinâmico com muitas aplicações práticas, como em ejectores, bombas a jacto, queimadores industriais, câmaras de combustão de motores a jacto, foguetes nucleares gasosos, câmaras de mistura, pós-queimadores (afterburners), motores turbofan. Nestas ultimas aplicações, o confinamento é também de interesse fundamental, porque envolve certos fenómenos de interacção de escoamentos turbulentos, cujos detalhes não estão ainda quantitativamente completamente entendidos (Ahmed e Sharma, 2000). Tem havido estudos sobre o comportamento aerodinâmico de jactos coaxiais em diferentes tipos de geometria e com diferentes parâmetros operacionais com diferentes motivações. Enquanto uma escala de relações de diâmetros foi investigada no passado, não existem praticamente registos de trabalhos para diâmetros inferiores a 2, que é o caso dos motores turbofan com muito baixo bypass, com razões de bypass de 0.3 ou inferior. Somente Ahmed e Sharma (2000) relataram recentemente detalhadas medições em velocimetria laser das componentes de velocidade média e turbulenta, bem como da pressão total e estática, numa escala de rácios de velocidade com relevância no contexto actual. No seu trabalho, foi analisada a influência da relação da velocidade sobre o processo de mistura turbulenta, mas existem muitos outros parâmetros que influenciam o processo de mistura turbulenta. Esta investigação estuda o processo de mistura turbulenta de jactos parietais sem recurso a efeitos de rotação (swirl) nem a “bluff bodies”. Na sequência de um estudo numérico realizado anteriormente, pretende-se aumentar a compreensão de interacções entre alguns fenómenos de escoamento turbulento em jactos coaxiais, de forma poder controlar a sua mistura de uma forma exclusivamente aerodinâmica. Neste trabalho estuda-se experimentalmente uma geometria bidimensional, avaliando-se a influência de parâmetros geométricos e iniciais com vista à obtenção do controlo do escoamento: confinamento, ângulo de inclinação e intensidade de turbulência do escoamento exterior.
Description
Keywords
Jactos coaxiais - Comportamento aerodinâmico Turbulência Jactos coaxiais confinados Fluxo de recirculação - Controlo aerodinâmico