Quantifying accidental opaque discharges is a challenging task, since probing beyond their visible interfaces may be difficult or impossible. In this case, we show that the visible interface features near the jet exit can be used to gauge the flow. This work examines the interface in the near-field features of submerged homogeneous and immiscible turbulent jets. Experiments were carried out with water jets and immiscible silicone oil jets of two viscosities in a water tank. The jet Reynolds numbers are in the range of $Re\sim 4500{-}50\,000$ for homogeneous water jets and $Re\sim 3500{-}27\,000$ for silicone oil jets in water. The jet fluids are made visible by doping with fluorescent dye and excitation with directional illumination. The jet interfaces are continuous and convoluted for water jets, while convoluted and discontinuous with droplets and ligaments for oil jets. Direct flow visualization, schlieren photography, shadowgraph photography and particle image velocimetry are employed as appropriate. Interface length scales are characterized using various image processing techniques. Droplet sizes are quantified using Hough transformation. Interface length scales decrease with Reynolds number and increase gradually with distance from the exit plane for a given Reynolds number. These scales are isotropic for the homogeneous water jets and exhibit a streamwise-to-cross-stream ratio of approximately 1.3 for the oil jets. Interfacial tension, hence the Weber number, determines the average droplet size in the immiscible jets.

中文翻译：

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关于均质和不混溶圆形湍流射流的近场界面

量化意外的不透明放电是一项具有挑战性的任务，因为超出其可见界面的探测可能很困难或不可能。在这种情况下，我们展示了射流出口附近的可见界面特征可用于测量流量。这项工作检查了淹没的均匀和不混溶湍流射流的近场特征中的界面。在水箱中用两种粘度的水射流和不混溶硅油射流进行实验。射流雷诺数在均质水射流的 $Re\sim 4500{-}50\,000$ 和水中硅油射流的 $Re\sim 3500{-}27\,000$ 范围内。通过掺杂荧光染料和用定向照明激发使射流流体可见。对于水射流，射流界面是连续的和复杂的，同时具有用于油喷射的液滴和韧带的盘绕和不连续。视情况采用直接流可视化、纹影摄影、阴影图摄影和粒子图像测速法。界面长度尺度使用各种图像处理技术进行表征。使用霍夫变换量化液滴尺寸。对于给定的雷诺数，界面长度比例随着雷诺数的增加而减小，并随着与出口平面的距离而逐渐增加。这些尺度对于均质水射流是各向同性的，并且对于油射流表现出大约 1.3 的流向与横流比。界面张力，即韦伯数，决定了不混溶射流中的平均液滴尺寸。适当地采用阴影图摄影和粒子图像测速法。界面长度尺度使用各种图像处理技术进行表征。使用霍夫变换量化液滴尺寸。对于给定的雷诺数，界面长度比例随着雷诺数的增加而减小，并随着与出口平面的距离而逐渐增加。这些尺度对于均质水射流是各向同性的，并且对于油射流表现出大约 1.3 的流向与横流比。界面张力，即韦伯数，决定了不混溶射流中的平均液滴尺寸。适当地采用阴影图摄影和粒子图像测速法。界面长度标度使用各种图像处理技术进行表征。使用霍夫变换量化液滴尺寸。对于给定的雷诺数，界面长度比例随着雷诺数的增加而减小，并随着与出口平面的距离而逐渐增加。这些尺度对于均质水射流是各向同性的，并且对于油射流表现出大约 1.3 的流向与横流比。界面张力，即韦伯数，决定了不混溶射流中的平均液滴尺寸。对于给定的雷诺数，界面长度比例随着雷诺数的增加而减小，并随着与出口平面的距离而逐渐增加。这些尺度对于均质水射流是各向同性的，并且对于油射流表现出大约 1.3 的流向与横流比。界面张力，即韦伯数，决定了不混溶射流中的平均液滴尺寸。对于给定的雷诺数，界面长度比例随着雷诺数的增加而减小，并随着与出口平面的距离而逐渐增加。这些尺度对于均质水射流是各向同性的，并且对于油射流表现出大约 1.3 的流向与横流比。界面张力，即韦伯数，决定了不混溶射流中的平均液滴尺寸。