تحقیقات آزمایشگاهی بررسی الگوی جریان در جت های سه بعدی دیواره ای آشفته با مقطع دایره ای

هر گاه جریان دارای ضخامت نسبتاً کم و سرعت زیاد وارد سیالی با سرعت کمتر از خود شود، میدان حاصل از تداخل این دو جریان جت نامیده می شود. در مسائل مهندسی، اکثر جت ها را در محدوده جت های آشفته مورد بحث قرار می دهند. جت های آرام در سرعت های پایین سیالات با ویسکوزیته بالا و در مقیاس های کوچک رخ می دهند. برای جریان عبوری از یک شکاف، عدد رینولدز معمولاً به صورت re=?vd/µ بیان می شود که در آن v سرعت متوسط در محور شکاف، d بازشدگی شکاف و ? وµ به ترتیب چگالی و ویسکوزیته دینامیکی سیال است. جت های محصور در ارتباط با مرزهایی در نزدیکی جریان هستند که آنها را نیز می توان از لحاظ ارتباط با مرزها به دو دسته جت آفست وجت دیواره ای تقسیم بندی کرد که در جت دیواره ای، یک دیواره موازی محور جت، منطبق بر محل انتشار قرار دارد. جریان عبوری از زیر دریچه در گروه این نوع جت ها قرار می گیرد. در جت های دیواره ای، میدان جریان را بر اساس استهلاک سرعت ماکزیمم می توان به سه منطقه هسته پتانسیل، منطقه استهلاک مشخصات و منطقه استهلاک شعاعی تقسیم بندی کرد. تحقیقات زیادی از گذشته درباره جت های دیواره ای انجام شده است که نشان از کاربرد عمده آنها و همچنین اهمیت آنها می باشد. با وجود تحقیقات فراوانی که بر روی این جت ها انجام شده است ولی تعداد کمی از کارهای انجام شده به بررسی پارامتر های آشفتگی در این گونه جت ها پرداخته اند. همچنین بیشتر آزمایش های انجام شده بر روی سطوح صاف انجام شده و آزمایشاتی که در آنها پارامتر های آشفتگی مورد بحث قرار گرفته و بر روی سطوح مختلف زبر و صاف انجام شده اند غالباً به صورت دو بعدی بوده اند. در این نوشتار به بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان پیرامون جت دیواره ای به منظور بررسی تاثیر تغییرات زبری بستر بر الگوی جریان شکل گرفته، میدان سرعت و تنش های رینولدز پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا با انجام آزمایشات با استفاده از سرعت سنج سه بعدی برای برداشت هر سه مولفه سرعت جریان، داده های برداشت شده را مورد پردازش قرار داده و بعد از آن به ترسیم الگوهای جریان و مشخصه های آشفتگی با در نظر گرفتن تغییرات مورد نظر پرداخته شد. نتایج حاصل نشان داد که با افزایش زبری بستر نرخ رشد مقیاس طولی کاهش و نرخ استهلاک سرعت جت افزایش می یابد. مولفه u شدت آشفتگی نیز با افزایش زبری بستر، افزایش یافته است. همچنین با فاصله گرفتن از جت، تنش برشی بستر کاهش یافته و با افزایش زبری بستر، تنش برشی هم روند افزایش داشته است.