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Experimental study of confined coaxial jets in a non-axisymmetric co-flow
Experiments in Fluids ( IF 2.4 ) Pub Date : 2020-11-20 , DOI: 10.1007/s00348-020-03094-3 I. A. Sofia Larsson , Henrik Lycksam , T. Staffan Lundström , B. Daniel Marjavaara
Experiments in Fluids ( IF 2.4 ) Pub Date : 2020-11-20 , DOI: 10.1007/s00348-020-03094-3 I. A. Sofia Larsson , Henrik Lycksam , T. Staffan Lundström , B. Daniel Marjavaara
Confined, turbulent, coaxial jets in a non-axisymmetric co-flow are studied using particle image velocimetry (PIV) and planar laser-induced fluorescence (PLIF) simultaneously. Eight different cases are measured. Two momentum flow ratios of the co-flow are used in the experiment to investigate the effect on the coaxial burner jet behavior and mixing characteristics of the coaxial jet flow and the co-flowing, secondary fluid. In addition, four different momentum flow ratios of the coaxial outer to inner jet are investigated. The objective of the study is to get a deeper understanding of how the flow dynamics affects the entrainment and mixing process in a coaxial jet with a non-axisymmetric, surrounding co-flow. The results show that the introduction of a coaxial stream affects the inner jet and decreases the mixing with the surrounding co-flow; the effect is enhanced as the momentum flow ratio of the coaxial jet increases. The distribution of the secondary, co-flowing fluid controls the shape and direction of the coaxial jet, but does not have a significant impact on the mixing process near the centerline. Practical implications of this investigation are related to the possibility to better control a diffusion flame by introducing a coaxial stream. In this context it is concluded that it is possible to affect the jet development and hence the flame length. The conclusion is based on the assumption that the outer, coaxial stream has a low mass flow, not enough to provide complete combustion, and hence the co-flowing, secondary fluid provides the air needed for the combustion process.
中文翻译:
非轴对称并流中受限同轴射流的实验研究
同时使用粒子图像测速 (PIV) 和平面激光诱导荧光 (PLIF) 研究了非轴对称协流中的受限、湍流、同轴射流。测量了八种不同的情况。实验中使用协流的两个动量流比来研究同轴射流和协流二次流体对同轴燃烧器射流行为和混合特性的影响。此外,研究了同轴外射流与内射流的四种不同动量流比。该研究的目的是更深入地了解流动动力学如何影响具有非轴对称周围协流的同轴射流中的夹带和混合过程。结果表明,同轴流的引入会影响内部射流并减少与周围协流的混合;随着同轴射流的动量流比增加,这种效果会增强。二次共流流体的分布控制着同轴射流的形状和方向,但对中心线附近的混合过程没有显着影响。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。二次共流流体的分布控制着同轴射流的形状和方向,但对中心线附近的混合过程没有显着影响。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。二次共流流体的分布控制着同轴射流的形状和方向,但对中心线附近的混合过程没有显着影响。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。
更新日期:2020-11-20
中文翻译:
非轴对称并流中受限同轴射流的实验研究
同时使用粒子图像测速 (PIV) 和平面激光诱导荧光 (PLIF) 研究了非轴对称协流中的受限、湍流、同轴射流。测量了八种不同的情况。实验中使用协流的两个动量流比来研究同轴射流和协流二次流体对同轴燃烧器射流行为和混合特性的影响。此外,研究了同轴外射流与内射流的四种不同动量流比。该研究的目的是更深入地了解流动动力学如何影响具有非轴对称周围协流的同轴射流中的夹带和混合过程。结果表明,同轴流的引入会影响内部射流并减少与周围协流的混合;随着同轴射流的动量流比增加,这种效果会增强。二次共流流体的分布控制着同轴射流的形状和方向,但对中心线附近的混合过程没有显着影响。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。二次共流流体的分布控制着同轴射流的形状和方向,但对中心线附近的混合过程没有显着影响。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。二次共流流体的分布控制着同轴射流的形状和方向,但对中心线附近的混合过程没有显着影响。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。这项研究的实际意义与通过引入同轴流更好地控制扩散火焰的可能性有关。在这种情况下,可以得出结论,可能会影响射流的发展,从而影响火焰长度。该结论基于这样的假设,即外部同轴流具有低质量流量,不足以提供完全燃烧,因此共同流动的二次流体提供燃烧过程所需的空气。