view in publisher's site

Synthetic jet vortex rings impinging onto a porous wall: Reynolds number effect

Highlights•Reynolds number (Resj) effect on vortex rings/porous wall interaction is investigated.•Both the flow evolutions and time-mean flow characteristics are influenced by Resj.•Synthetic jet vortex rings at a high Resj are easier to pass through a porous wall.•Formation of K-H vortices accelerates incoherence of the vortex ring at a high Resj.AbstractThe interaction of synthetic jet vortex rings with a porous wall was investigated using laser-induced fluorescence (LIF) and particle image velocimetry (PIV) techniques. The synthetic jet Reynolds number (Resj) varied from 309 to 1238, where the vortex rings underwent transition from laminar to turbulent flow. For the lowest Reynolds number (Resj = 309), the flow is almost laminar; the primary vortex ring (VR1) induces and pairs with a well coherent secondary vortex ring (VR2) in the upstream side of the porous wall, leading to a conventional “rebound” and “reversal” in VR1’s trajectory. As Resj increases, the induced VR2 becomes weaker and loses coherence quickly after rolling up; even at Resj = 1238, VR2 becomes indistinguishable. During the vortex ring interacting with the porous wall, some fluid penetrates through the wall to form a transmitted vortex ring (VRT) in the downstream region. The circulation of VRT increases with the growth of Resj. In particular, for a higher Resj, the synthetic jet tends to pass through a porous wall more easily with less losses in both vortex ring circulation and jet momentum. Velocity triple decomposition shows that VRT for all tested cases has lost coherence completely before it moves out of the field of view. Moreover, for Resj = 309, the incoherence of VRT is caused by the vorticity diffusion and viscous dissipation since both the upstream and downstream flow are almost laminar. But for the high Resj (619, 928 and 1238), VRT lost coherence is mainly due to the transition, which results in a relatively large ratio of the fluctuation kinetic energy (FKE) to the total flow kinetic energy (KE). In particular, for Resj = 928 and 1238, it is observed that some small-scale Kelvin-Helmholtz vortices are formed in the trailing jet, and entrained into the primary vortex core, which accelerates the loss of coherence for the primary vortex ring. This observation can explain why the vortex ring at high Reynolds number is less coherent.

اثر عدد رینولدز جریان جت بر روی یک دیوار متخلخل: اثر عدد رینولدز

کاره‌ای مهم: عدد رینولدز (Resj)بر روی حلقه‌های گردابه / برهمکنش دیواره متخلخل مورد بررسی قرار می‌گیرد. هم تحولات جریان و هم ویژگی‌های جریان میانگین زمانی تحت‌تاثیر Resj قرار می‌گیرند. حلقه‌های گردابه های ترکیبی در یک Resj بالا، عبور از یک دیواره متخلخل را آسان‌تر می‌کنند. شکل‌گیری گردابه های K - H، عدم تطابق حلقه گردابه ها را در برهم کنش متقابل حلقه گردابه های ترکیبی با دیواره متخلخل با استفاده از تکنیک‌های فلورسانس القایی لیزری (lif)و velocimetry تصویر ذره (piv)بررسی می‌کند. عدد رینولدز جت مصنوعی (Resj)از ۳۰۹ به ۱۲۳۸ متغیر بود که در آن حلقه‌های چرخشی از لایه‌ای به جریان آشفته تبدیل شدند. برای کم‌ترین عدد رینولدز (Resj = ۳۰۹)، جریان تقریبا آرام است؛ حلقه گردابه اولیه (VR۲)در سمت بالادست دیواره متخلخل ایجاد و جفت می‌شود که منجر به یک "بازگشت" و "برگشت" در مسیر vr۱ می‌شود. همانطور که Resj افزایش می‌یابد، VR۲ القا شده ضعیف‌تر می‌شود و پس از نورد به سرعت انسجام خود را از دست می‌دهد؛ حتی در Resj = ۱۲۳۸، VR۲ قابل‌تشخیص است. در طول حلقه گردابه که با دیواره متخلخل تعامل برقرار می‌کند، برخی از سیال از درون دیوار نفوذ می‌کند تا یک حلقه چرخشی transmitted (VRT)را در ناحیه پایین‌دست شکل دهد. گردش of با رشد Resj افزایش می‌یابد. به طور خاص، برای یک Resj بالاتر، جت مصنوعی به راحتی با تلفات کم‌تر در جریان چرخشی حلقه گردابه و تکانه جت عبور می‌کند. تجزیه سه‌گانه سرعت نشان می‌دهد که VRT برای تمام موارد آزمایش‌شده، انسجام را به طور کامل قبل از اینکه از میدان دید خارج شود، از دست داده‌است. علاوه بر این، برای Resj = ۳۰۹، عدم تطابق of ناشی از انتشار واتایی و پراکندگی چسبناک است زیرا هر دو جریان رو به بالا و رو به پایین تقریبا آرام هستند. اما برای the بلند (۶۱۹، ۹۲۸ و ۱۲۳۸)، انسجام از دست رفته بیشتر به خاطر انتقال است که منجر به نسبت نسبتا بزرگی از انرژی جنبشی نوسان (FKE)به کل انرژی جنبشی جریان (KE)می‌شود. به طور خاص برای Resj = ۹۲۸ و ۱۲۳۸ مشاهده شد که برخی از گردابه های مقیاس کوچک در مقیاس کوچک - Helmholtz در جت trailing شکل می‌گیرند و به درون هسته گردابه اولیه تبدیل می‌شوند که باعث از دست رفتن انسجام برای حلقه گردابه اصلی می‌شود. این مشاهده می‌تواند توضیح دهد که چرا حلقه گردابه در اعداد رینولدز بالا، منسجم نیست.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.