Some characteristics of concentration fluctuations in free turbulent jets

Authors


Abstract

Becker, Hottel and Williams have employed marker nephelometry to determine many characteristics of the nozzle fluid concentration field of the round turbulent free jet: the mean concentration, concentration fluctuations, intermittency factor, spectrum and correlation functions, and integral scales. In the present work a much larger jet nozzle was employed, 7.14 cm throat diameter compared to 0.635 cm in the reference, and the Reynolds number was correspondingly greater, around 270,000 compared to 54,000. The results support Becker et al's findings and extend the range of the data. In particular, the spectrum of the concentration fluctuations has been measured into the viscous convective subrange where a (-1) power mode dependency on wave number is indicated, as expected for the slow diffusing smoke marker. Other new measurements include the skewness, kurtosis, and probability density function of the concentration fluctuations.

Abstract

Becker, Hottel et Williams ont employé la néphélometrie pour déterminer plusieurs caractéristiques du champ de concentration du fluide à l'ajutage d'un jet libre turbulent et circulaire: (a) la concentration moyenne; (b) les fluctuations de la contration; (c) le facteur d'intermittence; (d) le spectre et les fonctions de corrélation; (e) les échelles intégrales. On a employé, dans le présent travail, un ajutage de jet bien plus grand (7.14 cm à l'ouverture) que dans le cas de leur travail (0.635 cm); le nombre de Reynolds a été proportionnellement plus élevé (environ 270,000) comparativement à 54,000. Les résultats obtenus corroborent ceux de Becker et collaborateurs, et en étendent le domaine des données. On a particulièrement mesuré le spectre des fluctuations de la concentration à l'intérieur du domaine convectif visqueux, où la dépendance avec la puissance (-1) du nombre d'onde est apparue, comme on s'y attendait, dans le cas où le marqueur était une fumée à diffusion lente. D'autres mesures comprennent celles de l'écart entre le mode et la moyenne, du curtosis et de la fonction de densité de probabilité des fluctuations de la concentration.

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