เจ็ตที่หมุดควงในกระแสลมขวาง : การศึกษาด้วยโฟลวิชชวลไลเซชัน

ปราโมทย์ ลิ้มดำรงธรรม

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/12690

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	อศิ บุญจิตราดุลย์	-
dc.contributor.advisor	อลงกรณ์ พิมพ์พิณ	-
dc.contributor.author	ปราโมทย์ ลิ้มดำรงธรรม	-
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์	-
dc.date.accessioned	2010-05-31T09:12:18Z	-
dc.date.available	2010-05-31T09:12:18Z	-
dc.date.issued	2550	-
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/12690	-
dc.description	วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2550	en
dc.description.abstract	งานวิจัยนี้ศึกษาคุณลักษณะและโครงสร้างการผสม (mixed fluid) ของเจ็ตในกระแสลมขวางและเจ็ตหมุนควงในกระแสลมขวางแบบความเร็วตามแนวเส้นสัมผัส และ Circulation ไม่เป็นศูนย์โดยการวิเคราะห์ทางภาพถ่ายที่ได้จากแสงที่กระเจิงมาจากอนุภาค (mie scattering) ในการทดลองจะให้ความร้อนกับเจ็ตอากาศ แล้วทำการฉีดน้ำยาสร้างควันเข้าไปผสมกับอากาศร้อนจนน้ำยากลายเป็นไอและฉีดลำเจ็ตอากาศผสมน้ำยานั้นไหลขึ้นมาตั้งฉากกับกระแสลมขวางที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า เจ็ตอากาศผสมน้ำยาดึงเอากระแสลมขวางและเย็นตัวลง จึงส่งผลให้น้ำยาสร้างควันเกิดการกลั่นตัวกลับกลายเป็นอนุภาคเล็กๆ (product formation) เมื่อใช้ laser sheet ฉายไปบริเวณลำเจ็ตที่กำลังพัฒนาตัวนั้น แสงเลเซอร์จะกระเจิงจากอนุภาคควันทำให้สามารถถ่ายภาพโครงสร้างของอนุภาคเล็กๆ (mixed fluid) ได้ การทดลองนี้ทำที่ค่า Swirl ratio (Sr) ตั้งแต่ 0 ถึง 0.80 และ ที่อัตราส่วนความเร็วประสิทธิผลคงที่ที่ 4.13 โดยมีค่า Reynolds number ของเจ็ต Re[subscript j] ประมาณ 14,000 และ Reynolds number ของกระแสลมขวาง Re[subscript cf] ประมาณ 4,600 โดยถ่ายภาพทั้ง 3 view คือ end view, top view และ side view ซึ่งครอบคลุมบริเวณใกล้ปากเจ็ต และ ไกลปากเจ็ต สำหรับกรณีเจ็ตในกระแสลมขวาง เมื่อพิจารณาหน้าตัด top view ของภาพขณะใดๆจะพบ Azimuthal structure ของ mixed fluid ที่เรียงตัวกันเป็นวงแหวนรอบๆปากเจ็ต โดยพบ Kelvin-Helmholtz (K-H) vortical roll-up อย่างชัดเจนทางด้านข้างของเจ็ต ในภาพขณะใดๆตั้งแต่หน้าตัด y/rd = 0.05 ในขณะที่จะยังไม่พบเห็น structure ดังกล่าวในภาพเฉลี่ยจนกว่าจะถึงหน้าตัด y/rd = 0.15 และพบบริเวณ unmixed core ที่ทุกหน้าตัด สำหรับหน้าตัด end view เมื่อพิจารณาภาพขณะใดๆ พบ vortical roll-up ทางด้านข้างบริเวณใกล้ปากเจ็ต และเมื่อพิจารณาภาพเฉลี่ยพบ mixed fluid มากทางด้านข้างและด้านล่าง เมื่อเปรียบเทียบกับด้านบน ในขณะเดียวกันจะมีบริเวณ unmixed core ทำให้โครงสร้าง mixed fluid มีรูปร่างคล้ายเกือกม้า โดยพัฒนาใหญ่ขึ้นจนเห็นเป็น CVP ที่หน้าตัดไกลออกไป สำหรับกรณีเจ็ตหมุนควงในกระแสลมขวางที่หน้าตัด top view เมื่อพิจารณาภาพขณะใดๆ พบ Azimuthal structure ซึ่งมีลักษณะเป็น Kelvin-Helmholtz (K-H) vortical roll-up ของ mixed fluid และปริมาณ mixed fluid ที่ไม่สมมาตรโดยปรากฏ ทางด้าน pressure มากกว่าด้าน suction นอกเหนือจากนั้น ยังพบ local peak ของ mixed fluid และturbulent intensity ที่มีค่าสูงทางด้าน pressure ด้วย เมื่อพิจารณาภาพขณะใดๆที่หน้าตัด end view พบการ roll-up ของ vortical structure ทางด้านข้าง สำหรับภาพเฉลี่ยนั้น พบ local peak ของ mixed fluid ทั้งสองฝั่ง ในขณะที่ค่าสูงสุดนั้นจะอยู่ฝั่ง pressure และตำแหน่งของค่าสูงสุดยังตรงกับบริเวณที่เกิดการ roll-up ของ vortical structure นอกจากนั้นยังพบว่า ผลของการหมุนควงทำให้เส้นทางการเดินของเจ็ตจะต่ำลง และบริเวณ unmixed core สั้นลง เมื่อพิจารณาผลการทดลองสำหรับเจ็ตในกระแสลมขวางที่มีการหมุนควงแบบ NZT/NZC พบว่า การผสมทางด้าน pressure จะดีกว่าทางด้าน suction ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าเป็นผลของ Initial tangential velocity profile ที่ก่อให้เกิด shear layer ที่มี strength สูงทางด้าน pressure มากกว่าด้าน suction จึงสามารถดึง(Entrain)เอา crossflow fluid เข้ามาผสมทางด้าน pressure ได้ดีกว่าและยังก่อให้เกิดความปั่นป่วนที่สูงกว่าด้วย (promote turbulence intensity)	en
dc.description.abstractalternative	Characteristics and mixed fluid structures of a jet in crossflow (JICF) and swirling jets in crossflow (SJICF) with non-zero tangential velocity and non-zero circulation (NZT/NZC) are experimentally investigated by means of Product formation/Mie scattering/Laser-sheet imaging technique. In the experiment, smoke fluid is introduced into the hot air jet, and evaporated, upstream of the jet exit. When the mixture jet is issued at the jet exit, it entrains and mixes with cold crossflow air, resulting in the smoke fluid vapor condensing to small aerosol particles that mark the regions of mixed fluid. The mixed fluid structures are then imaged with a laser sheet and a CCD camera. The experiment is conducted at the jet in crossflow effective velocity ratio of 4.13, the jet Reynolds number of 14,000, the crossflow Reynolds number of 4,600. Three swirl ratios (Sr) are investigated, namely 0 (JICF), 0.5, and 0.8. The mixed fluid structures are imaged in three sets of perpendicular cross sectional planes, namely the cross sectional planes in the top, end, and side views. In the case of JICF, instantaneous image in the top view reveals a series of small Kelvin-Helmholtz (K-H) azimuthal structures of mixed fluid (which appear as bright structures) cascading azimuthally around the unmixed core of the jet (which appears as a dark region) very near the jet exit (e.g., at y/rd = 0.05). In addition, it also reveals a more developed and larger K-H vortical roll-up structure that periodically shedding from each lateral side of the jet. While these structures can be observed in instantaneous image early on near the jet exit, the series of small K-H azimuthal structures cannot be observed in the mean image due to the averaging and the more developed K-H structure at each lateral side will not be observed in the mean image until some further distance downstream (e.g., at y/rd = 0.15). From the end view, instantaneous image reveals vortical roll-ups at each lateral side near the jet exit. Furthermore, the mean image shows mixed fluid to be concentrated more on each lateral and lower part of the jet. With the unmixed core at the center, the cross section of the mean mixed fluid structure in the near field from this end view appears to be horseshoe in shape. As the jet develops further downstream, the mean mixed fluid structure evolves into the counter-rotating vortex pairs (CVP). In the case of SJICF, instantaneous image in the top view reveals similar series of small K-H azimuthal structures of mixed fluid around the unmixed core and the more developed K-H vortical roll-up as before, but this time the amount of mixed fluid and the structures are obviously biased towards the pressure side in comparison to the suction side. Of particular note is the much larger K-H roll-up and shedding on the pressure side in the near field. In addition, when the mean and standard deviation images are considered, more mixed fluid and local peak, and high turbulent intensity are found on the pressure side. From the end view, similar vortical roll-ups as in JICF are observed in instantaneous image, but again the bias is towards the pressure side; more mixed fluid and larger vortical structures are found on this side. The mean and standard deviation images also show similar trend. Furthermore, it is found that swirl causes lower jet trajectory and shorter unmixed core. Finally, better mixing on the pressure side in comparison to the suction side in the case of NZT/NZC SJICF is attributed to the initial tangential velocity profile. Specifically, this type of initial tangential velocity profile results in shear layer with larger strength along the pressure side, making the vortical structures on this side being more effective in entraining crossflow fluid as well as promoting turbulence for mixing along this side.	en
dc.format.extent	15850009 bytes	-
dc.format.mimetype	application/pdf	-
dc.language.iso	th	es
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en
dc.relation.uri	http://doi.org/10.14457/CU.the.2007.170	-
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en
dc.subject	เจ็ต -- พลศาสตร์ของไหล	en
dc.title	เจ็ตที่หมุดควงในกระแสลมขวาง : การศึกษาด้วยโฟลวิชชวลไลเซชัน	en
dc.title.alternative	Swirling jet in crossflow : a flow visualization study	en
dc.type	Thesis	es
dc.degree.name	วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต	es
dc.degree.level	ปริญญาโท	es
dc.degree.discipline	วิศวกรรมเครื่องกล	es
dc.degree.grantor	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en
dc.email.advisor	[email protected]	-
dc.email.advisor	[email protected]	-
dc.identifier.DOI	10.14457/CU.the.2007.170	-
Appears in Collections:	Eng - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Pramot_li.pdf		15.48 MB	Adobe PDF	View/Open

Show simple item record