Desprendimiento de Nubes de Cavitación en una Boquilla de Orificio
Autores: Onishi, Taihei; Li, Kaizheng; Ji, Hong; Peng, Guoyi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Desprendimiento de Nubes de Cavitación en una Boquilla de Orificio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Chorro de agua cavitante
Periodicidad
Formación de nubes de cavitación
Observación con cámara de alta velocidad
Simulación de flujo
Nube líder
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Enfocado en la propiedad inestable de un chorro de agua en cavitación que emana de una boquilla de orificio en condiciones sumergidas, este artículo presenta una investigación fundamental sobre la periodicidad de la expulsión de nubes y el mecanismo de formación y liberación de nubes de cavitación, combinando la observación con cámaras de alta velocidad y métodos de simulación de flujo. El patrón de expulsión de nubes de cavitación se evalúa analizando imágenes secuenciales de una cámara de alta velocidad, y el mecanismo de formación y liberación de nubes se examina más a fondo comparando los resultados de visualización de flujo y simulación numérica. Se revela que un par de nubes en forma de anillo, que consiste en una nube líder y una nube subsiguiente, se expulsa sucesivamente río abajo, y este proceso se repite periódicamente. La nube líder se divide principalmente por un flujo de vórtice de cizallamiento a lo largo de la pared de salida de la boquilla, y la nube subsiguiente se separa por un chorro reentrante generado cuando una cavidad completamente extendida se rompe. La nube de cavitación subsiguiente alcanza a la líder, y se fusionan en el rango de x/d~1.8~2.5. Las nubes de cavitación se expulsan río abajo de la boquilla a dos frecuencias dominantes. El número de Strouhal de la expulsión de la nube de cavitación líder varía de 0.21 a 0.29, correspondiente a la presión de inyección. El coeficiente de tasa de flujo másico fluctúa dentro del rango de 0.59~0.66 a la misma frecuencia que la expulsión de la nube líder bajo el efecto de la cavitación.
Descripción
Enfocado en la propiedad inestable de un chorro de agua en cavitación que emana de una boquilla de orificio en condiciones sumergidas, este artículo presenta una investigación fundamental sobre la periodicidad de la expulsión de nubes y el mecanismo de formación y liberación de nubes de cavitación, combinando la observación con cámaras de alta velocidad y métodos de simulación de flujo. El patrón de expulsión de nubes de cavitación se evalúa analizando imágenes secuenciales de una cámara de alta velocidad, y el mecanismo de formación y liberación de nubes se examina más a fondo comparando los resultados de visualización de flujo y simulación numérica. Se revela que un par de nubes en forma de anillo, que consiste en una nube líder y una nube subsiguiente, se expulsa sucesivamente río abajo, y este proceso se repite periódicamente. La nube líder se divide principalmente por un flujo de vórtice de cizallamiento a lo largo de la pared de salida de la boquilla, y la nube subsiguiente se separa por un chorro reentrante generado cuando una cavidad completamente extendida se rompe. La nube de cavitación subsiguiente alcanza a la líder, y se fusionan en el rango de x/d~1.8~2.5. Las nubes de cavitación se expulsan río abajo de la boquilla a dos frecuencias dominantes. El número de Strouhal de la expulsión de la nube de cavitación líder varía de 0.21 a 0.29, correspondiente a la presión de inyección. El coeficiente de tasa de flujo másico fluctúa dentro del rango de 0.59~0.66 a la misma frecuencia que la expulsión de la nube líder bajo el efecto de la cavitación.