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Keywords:

  • phase-Doppler;
  • two-phase feed nozzle;
  • droplet-laden jet

Abstract

The present study focuses on understanding the spray characteristics of a turbulent gas-liquid jet (Reliq = 24,000). Air and water are used as the test fluids. The angles of injection of the two phases upstream of the nozzle are varied (θ = 20°, 45° and 90°) and the effect of carrier gas on the droplet characteristics is are also investigated. The droplet size and velocity are non-intrusively measured using a Phase-Doppler Particle Analyzer (PDPA). In some respects, the characteristics of the present two-phase jet are similar to those noticed in previous studies, while revealing some important differences. The centreline mean droplet velocities (15 ∼ 20 m/s) increase in the initial region of the jet, attain a maximum and then decrease at larger distances from the nozzle exit. Most of the entrainment occurs at the tip of the nozzle and the jet expansion rate decreases significantly at distances where the spray velocity profiles become self-similar. A Lorentz-type fit has been used to model the normalized radial velocity profiles. The results indicate that the test configuration with θ = 45° may be beneficial for the scenario discussed.

La présente étude vise à comprendre les caractéristiques d'une atomisation produite par un orifice d'alimentation biphasique. L'air et l'eau constituent les fluidesd'essai. Le mode d'injection des deux phases et l'effet du gaz porteur sur les caractéristiques de l'atomisation sont étudiés. La taille et la vitesse des gouttelettes sont mesurées de façon non intrusive à l'aide d'un analyseur de particules phases-doppler (PDPA). À certains égards, les caractéristiques du présent jet chargé en gouttelettes sont similaires à celles notées dans des études antérieures, tout en révélant quelques différences importantes. Les vitesses de gouttelettes moyennes le long de l'axe central augmentent dans la région initiale du jet, atteignent un maximum puis diminuent à des distances plus éloignées de la sortie de l'orifice. La majeure partie de l'entraînement survient à l'extrémité de l'orifice et la vitesse d'expansion du jet diminue de manière significative à des distances où les profils de vitesse de jet deviennent auto-semblables. On présente un modèle empirique simple pour représenter les profils de vitesse normalisés.