Near-field structures of pure- and aerated-liquid jets injected into Mach 2 crossflow environments were experimentally investigated at the 7-BM beamline of the Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory using high-speed shadowgraph imaging, high-speed x-ray imaging, and pathlength-integrated x-ray fluorescence. Liquid was flush injected into a blowdown supersonic wind tunnel. Test section top and side windows were fitted with a polycarbonate plate for high x-ray transmittance. An axisymmetric aerated-liquid injector was fitted with an exchangeable nozzle adaptor to generate a liquid jet. Water and nitrogen, the gas used for aerated-liquid jets, were doped with specially selected dopants to facilitate x-ray measurements. Liquid column structures for a pure-liquid jet, typically masked by dense droplet clouds in a supersonic crossflow environment, were visualized with the present x-ray imaging setup. Surface-wave formation, movement, and transformation on the column windward surface of the pure-liquid jet, along with column deformation and breakup processes, were qualitatively characterized. We measured time-averaged line-of-sight (LOS) liquid mass distributions within the liquid jet near fields. Cross-sectional liquid column contours of pure-liquid jets at various deformation stages were reconstructed from LOS liquid mass distributions. The pure-liquid jet deformed liquid column reached a maximum width of 1.47 times the orifice diameter before exhibiting rapid mass removal. We also observed the plume-crossing phenomenon in the aerated-liquid jet.

中文翻译：

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利用X射线诊断法研究超音速横流中的水射流。

在阿贡国家实验室的先进光子源的7-BM射束线上，通过高速阴影图成像，高速X射线成像实验研究了注入到Mach 2错流环境中的纯净和充气液体射流的近场结构，以及光程积分的X射线荧光。将液体冲洗注入排污超音速风洞中。测试部分的顶部和侧面窗户都装有聚碳酸酯板，以提高X射线透射率。轴对称充气液体注射器装有可更换的喷嘴适配器，以产生液体射流。水和氮气（用于充气液体喷射器的气体）掺有特别选择的掺杂剂，以方便进行X射线测量。纯液体射流的液柱结构，使用当前的X射线成像设置可以观察到通常在超声速横流环境中通常被致密的液滴云掩盖的图像。定性地表征了纯液体射流在柱迎风面的表面波形成，运动和转变，以及柱的变形和破裂过程。我们测量了液体射流近场内的时间平均视线（LOS）液体质量分布。从LOS液体质量分布重建了在不同变形阶段的纯液体射流的横截面液柱轮廓。在快速去除质量之前，纯液体喷射变形的液柱的最大宽度达到孔口直径的1.47倍。我们还观察到了充气液体射流中的羽流现象。定性地表征了纯液体射流在柱迎风面的表面波形成，运动和转变，以及柱的变形和破裂过程。我们测量了液体射流近场内的时间平均视线（LOS）液体质量分布。从LOS液体质量分布重建了在不同变形阶段的纯液体射流的横截面液柱轮廓。在快速去除质量之前，纯液体喷射变形的液柱的最大宽度达到孔口直径的1.47倍。我们还观察到了充气液体射流中的羽流现象。定性地描述了纯液体射流在柱迎风面的表面波形成，运动和转变，以及柱的变形和破裂过程。我们测量了液体射流近场内的时间平均视线（LOS）液体质量分布。从LOS液体质量分布重建了在不同变形阶段的纯液体射流的横截面液柱轮廓。在快速去除质量之前，纯液体喷射变形的液柱的最大宽度达到孔口直径的1.47倍。我们还观察到了充气液体射流中的羽流现象。我们测量了液体射流近场内的时间平均视线（LOS）液体质量分布。从LOS液体质量分布重建了在不同变形阶段的纯液体射流的横截面液柱轮廓。在快速去除质量之前，纯液体喷射变形的液柱的最大宽度达到孔口直径的1.47倍。我们还观察到了充气液体射流中的羽流现象。我们测量了液体射流近场内的时间平均视线（LOS）液体质量分布。从LOS液体质量分布重建了在不同变形阶段的纯液体射流的横截面液柱轮廓。在快速去除质量之前，纯液体喷射变形的液柱的最大宽度达到孔口直径的1.47倍。我们还观察到了充气液体射流中的羽流现象。