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偏转淹没射流与液-气和液-液界面相互作用的时间分辨PIV测量

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摘要

本文介绍了在没有和有较轻液体的情况下，偏转淹没射流与其上面的界面之间的相互作用的实验研究。前者是自由表面流动，后者模拟了两层液体的情况，液-液界面在液池中受到大规模运动的扰动。这种配置在各种工业应用中都遇到过，在大多数情况下，避免轻液体液滴夹带到主流中是非常重要的。因此，理解这种配置下的流体动力学并分析有无附加液层情况下的差异是很重要的。为了研究这一问题，我们采用高空间分辨率的时间分辨粒子图像测速实验。对界面下方小层的详细数据分析表明，尽管额外的液体层的存在显著地稳定了淹没射流的振荡，但当油层存在时，集中在界面附近的动能、熵和速度波动量更高。此外，我们还分析了一个适当的正交分布的本征模的能量分布以及应变和涡旋主导区域的分布。作为本研究的主要目标，这些高分辨率的时间分辨实验数据为基于流体的湍流两相流大涡体积模拟新模型的开发提供了验证平台。

缩写

一个我：

POD时间系数(-)

d：

进口喷嘴直径(m)

r：

向量(x, y)坐标(米)

t：

时间(年代)

u：

速度矢量(m·s−1）

u：

水平速度分量(m·s−1）

v：

垂直速度分量(m·s−1）

x：

横向协调(m)

y：

垂直坐标(m)

E：

涡度拟能的−2）

柯：

动能(m2·年代−2）

问：

Q-criterion (s−2）

RMS：

均方根(m·s−1）

年代：

应变速率张量(s−1）

圣：

斯托克斯数(1)

U：

速度大小(m·s−1）

ε：

耗散率(米2·年代−3）

ηk：

Kolmogorov长度标度(m)

ν：

运动粘度(m2·年代−1）

ϱ：

材料密度(公斤·s−3）

σ：

表面张力(N·m−1）

τP：

粒子弛豫时间(s)

ϕ：

POD基函数(-)

Ω：

旋转张量(−1）

参考文献

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确认

作者感谢K1-MET GmbH，冶金能力中心的资金支持。K1-MET能力中心的研究项目是由奥地利能力中心项目COMET(优秀技术能力中心)支持的。COMET由联邦气候行动、环境、能源、移动、创新和技术部、联邦数字和经济事务部、上奥地利、蒂罗尔和斯蒂里亚联邦州以及斯蒂里亚商业促进局(SFG)资助。除了来自COMET的公共资金，该研究项目的部分资金由科学合作伙伴约翰内斯开普勒大学林茨和工业合作伙伴RHI Magnesita提供。

资金

开放获取基金由约翰内斯·开普勒大学林茨提供。

作者信息

从属关系

  1. 约翰内斯开普勒大学颗粒流模拟系，4040，奥地利林茨

    Stefan Puttinger & Mahdi Saeedipour

作者
  1. Stefan把
    看来作者出版物

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  2. 马赫迪Saeedipour
    看来作者出版物

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偏转淹没射流与液-气和液-液界面相互作用的时间分辨PIV测量。Exp。第一版。Multiph。流(2021)。https://doi.org/10.1007/s42757-020-0103-1

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关键字

  • 淹没射流
  • 液-液界面
  • 时间分辨的PIV
  • LES验证
  • 连铸结晶器流