Measurement and Numerical Simulation of the Velocity Profile in the Thin Film of an Impinging Water Jet
Measurement and Numerical Simulation of the Velocity Profile in the Thin Film of an Impinging Water Jet
复制标题
撞击水射流薄膜中速度分布的测量和数值模拟
DOI：
10.1115/1.4052361
复制
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. Czarske
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Joppa;M. Bermuske;F. Rüdiger;L. Büttner;J. Fröhlich;J. Czarske
冲击式圆形自由表面水射流用于具有挑战性的冷却和清洁任务。为了开发用于流程优化的仿真模型，需要验证数据，但目前尚不可用。因此，首次利用新型激光多普勒速度剖面传感器研究了这些射流的流场。对于高达喷嘴直径三倍的径向坐标，在停滞和相邻重定向区域内测量平均速度场和波动。在喷射速度高达17米/秒、喷嘴直径高达5.2毫米（即雷诺数高达69 500）的测试参数范围内，会形成几百微米的薄膜，这阻碍了普通光学测量系统的测量。根据测量结果，开发并验证了一个相对低成本的流体模拟模型，该模型假定重新层化的薄膜流动。测量的剖面和模拟的流动显示出非常好的一致性。未来，仿真模型为过程优化提供了基础，所使用的创新测量技术将有望为其他具有高速度梯度的流动提供更详细的见解。
Impinging circular free-surface water jets are used in challenging cooling and cleaning tasks. In order to develop simulation models for process optimization, validation data are required, which are currently not available. Therefore, the flow field of these jets is studied for the first time with the novel laser Doppler velocity profile sensor. The mean velocity field and fluctuations are measured within the stagnation and adjacent redirection region for radial coordinates up to three times the nozzle diameter. In the examined parameter range with jet velocities up to 17 m/s and nozzle diameters up to 5.2 mm, i.e., Reynolds numbers up to 69 500, thin films of a few hundred micrometers are formed, which hinder the measurement with common optical measuring systems. Based on the measurement results, a comparatively low-cost volume of fluid simulation model is developed and validated that presumes a relaminarized film flow. The profiles measured and the simulated flow show very good agreement. In the future, the simulation model provides a basis for process optimization and the innovative measurement technology used will prospectively provide further detailed insights into other flows with high velocity gradients.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1109/tuffc.2020.3007483
发表时间：
2020
期刊：
IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control
影响因子：
--
作者：
C. Kupsch;L. Feierabend;R. Nauber;L. Büttner;J. Czarske
通讯作者：
J. Czarske
用于光学成像实时畸变校正的现场可编程片上系统控制系统
影响因子：
7.7
作者：
H. Radner;J. Stange;L. Büttner;J. Czarske
通讯作者：
J. Czarske
薄液膜的径向流动：第五次报告，壁粗糙度对层流-湍流转变的影响
DOI：
--
发表时间：
1985
期刊：
影响因子：
--
作者：
T. Azuma;Tatsuroh Hoshino
通讯作者：
Tatsuroh Hoshino
影响因子：
9.2
作者：
F. Bürkle;F. Moyon;L. Feierabend;J. Wartmann;A. Heinzel;J. Czarske;L. Büttner
通讯作者：
F. Bürkle;F. Moyon;L. Feierabend;J. Wartmann;A. Heinzel;J. Czarske;L. Büttner
影响因子：
9.9
作者：
N. V. van Hinsberg;M. Budakli;S. Göhler;E. Berberovic;I. Roisman;T. Gambaryan-Roisman;C. Tropea
通讯作者：
N. V. van Hinsberg;M. Budakli;S. Göhler;E. Berberovic;I. Roisman;T. Gambaryan-Roisman;C. Tropea