Experimental and numerical investigation of jet mixing

Thaker, Iqbal Husain; Olivier, Herbert

doi:985

Experimental and numerical investigation of jet mixing

Thaker, Iqbal Husain (Author)

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Iqbal Husain Thaker

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

UmfangXXI, 116 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Olivier, Herbert (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-01-09

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-9855
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61892/files/Thaker_Iqbal.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Überschallströmung (Genormte SW) ; Unterschallströmung (Genormte SW) ; Mischen (Genormte SW) ; Strahlpumpe (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Passive Supersonic mixing (frei) ; shock-shear layer interaction (frei) ; shock-boundary layer interaction (frei) ; shock-shock interaction (frei) ; pressure recovery (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Überschallmischung oder, in anderen Worten, die Durchmischung von zwei Strömungen unterschiedlicher Geschwindigkeit, ist in der Vergangenheit vielfach untersucht worden, insbesondere die Mischung einer sehr schnellen mit einer langsamen Strömung. Die linebreak verschiedenen Verfahren, die entwickelt wurden, um eine optimale Durchmischung der Strömungen zu erreichen, hatten immer den Nachteil hoher Druckverluste, die mit anderen Verlusten einhergehen. Es ist das Ziel fortgesetzter Untersuchungen, die diesen Phänomenen zugrundeliegende Physik zu verstehen. Die Überschallmischung in einem Kanal ist mit komplizierten Phänomenen behaftet, wie z.B. Scherschichtbildung, Scherschicht/Grenzschicht- bzw. Stoß/Scherschicht-Wechselwirkung usw., die die Untersuchung eines solchen Mischungsvorgangs zu einer sehr komplexen Aufgabe machen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, das Verständnis der Effekte zu vertiefen, die die Mischung einer Überschall- mit einer Unterschallströmung in einem Kanal betreffen, und letztlich Wege zu finden, um den Mischungsprozeß zu verbessern. Dies wird durch Techniken erreicht, die die Strömungen zur Mischung auf kürzestmöglicher Strecke mit kleinstmöglichem Druckverlust zwingen. Jedes aktive Verfahren würde den Druckverlust dadurch verstärken, dass es die Strömung beeinflusst. Es muss daher ein Kompromiß zwischen der Verbesserung des Mischungsvorgangs und dem maximal noch annehmbaren Druckverlust gefunden werden. Hierzu werden ein Keil und eine Keil/Hohlraum-Kombination untersucht, die ihrerseits in aktiver/passiver Weise zur Erhöhung der Komplexität des zu untersuchenden Problems beitragen. Die Studie wird sowohl experimentell durchgeführt als auch numerisch unter Anwendung verschiedener Verfahren, und ein Vergleich der zwei Methoden gibt einen Einblick in die Abhängigkeiten, die für einen solchen Mischungsprozeß charakteristisch sind. Die Verbesserung des Mischungsvorgangs zwischen den zwei Strömungen mit akzeptablem Druckrückgewinn in der Überschallströmung ist das wichtigste Resultat dieser Arbeit. Es vertieft unser Verständnis der komplizierten Phänomene, die bei derartigen Mischungsprozessen stattfinden.

Supersonic mixing or in other words the mixing of two streams flowing at different speeds has been studied a lot in the past pertaining especially to the effect of high speed stream flow mixing with a slow stream. The various techniques developed have always had the drawback of high pressure losses sustained along-with other losses to obtain optimum mixing between the two streams. It is a continuing source of study to understand the underlying physics inherent in this phenomena. Confined Supersonic Mixing is beset with complex phenomena that usually consist of the following - shear-layer formation, shear/boundary-layer interaction, shock/shear-layer interaction etc. which makes the study of such phenomena a complex task. The aim of this work is to further the understanding of the effects pertaining to confined mixing of different speeds i.e. one high speed and one slow speed or in other words a supersonic and a subsonic speed stream. Further enhancing this mixing process is the ultimate aim of the present work. This is done with the help of techniques to force stream mixing in the shortest distance possible with minimum pressure loss. Every active technique would be actually giving rise to a pressure loss because of the intrusive nature of the technique involved. A compromise between the enhancement of mixing obtained to the maximum acceptable pressure loss is the aim of this work. This is carried out using the wedge and the wedge/cavity combination which is in itself an active/passive source of introducing further complexity to the problem to be studied. The study is carried out both experimentally and numerically with the help of various techniques and a comparison of the two methods gives us an insight into the interaction that is characteristic of this process. The enhancement of the mixing process between the two streams with acceptable supersonic pressure recovery is the main result of this work. This would further our understanding of the complex processes taking place in this phenomena.

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