Diffusion of jets with annular counterflow and small diameter ratio

International audienceA new technique was proposed by Strykowski and Wilcoxon (SW) several years ago for improving mixing in axisymmetric jets. In their facility, a countercurrent flow was produced near the jet exit, giving rise to enhancement of the initial jet instabilities. The annular counterflow was created by applying suction to an annular collar placed around the jet nozzle. The authors studied jets exhausting from a nozzle with a large area contraction ratio and a large collar/jet diameter ratio (2). They have shown that the initial jet turbulent activity and diffusion are significantly increased by a strong counterflow. Such a dramatic increase of mixing was also observed in a tube jet with a small gap between the collar and the inner nozzle. These results have confirmed the interest of using counterflow for the control of jet mixing. The technique also seems very promising for applications to combustion. Recently, Asendrych and Drobniak investigated the thermal field of nonisothermal countercurrent jets

An experimental study and numerical modeling of the flow in a network of microchannels

International audienceThe flow characteristics of a network of parallel microchannels (hydraulic diameter: 110 μm) are investigated both experimentally and numerically. The microchannel cross-section was triangular, as in the case of microheat pipes. The pressure drop across the microchannel network showed a dramatic increase with a departure from the law of fully developed flow in ducts as soon as the Reynolds number of the flow exceeded about 10. Numerical computation of the flow was carried out using the classical laws of hydrodynamics in an attempt to explain this surprising result. There was a good agreement with experimental results, which suggests that there are no size effects at the length scales used in the experiments. Moreover, the mechanisms responsible for the large pressure drop for higher Reynolds numbers were identified in the numerical analysis as being extra head losses due to separation in several parts of the test section

Aperçu sur la thermoanémométrie dans les métaux liquides (T < 100 °C) et les gaz très chauds (1000 °C)

Dans une première partie est faite une revue des principaux problèmes posés par l'anémométrie à film chaud dans les liquides. Une brève description des solutions apportées par divers auteurs est effectuée, plus particulièrement dans le cas des métaux liquides. La seconde partie est consacrée aux mesures de vitesse dans les gaz très chauds. En effet, l'anémométrie à fil chaud classique est mise en défaut dans l'écoulement de gaz très chaud qui se produit à la sortie d'un disjoncteur pendant une rupture. La détermination des vitesses a été effectuée à partir de la mesure de la fréquence des tourbillons de Von Karmann derrière un cylindre de petit diamètre placé en travers de l'écoulement. Cette méthode permet de prolonger la mesure pendant la montée en température

TURBULENCE INSTATIONNAIRE DANS LES JETS PULSANTS OU BATTANTS

En forçant des perturbations de forte amplitude, pulsations ou battements sur des jets, on engendre des écoulements périodiques à turbulence instationnaire. La visualisation par bulles d'hydrogène met en évidence de grosses structures se propageant au sein de la zone turbulente. Des mesures utilisant l'anémométrie à fil chaud et une méthode d'échantillonnage périodique montrent qu'un important transfert d'énergie s'effectue de la fluctuation périodique à la turbulence pour les deux types de perturbations. Dans les jets puisants, l'évolution de la turbulence au cours de la phase révèle l'existence d'une bouffée concentrée dans le temps et d'activité très intense qui coïncide avec la crête du mouvement de base.Periodic flows with nonstationary turbulence are generated by forcing large pulsating or flapping perturbations on jets. Hydrogen bubble visualizations reveal large scale structures moving in the turbulent flow. Phase averaged hot wire anemometer measurements show that an important energy transfer from the periodic fluctuation to the turbulence takes place for both types of perturbations. The phase evolution of turbulence in pulsating jets shows the existence of a concentrated burst of intense activity riding on the crest of the basic motion

Numerical simulation of microchannel network with complex geometry

International audienceThe paper presents the results of a numerical study devoted to the hydraulic properties of a network of parallel triangular microchan-nels (hydraulic diameter D h = 110 µm). Previous experimental investigations had revealed that pressure drop through the microchannels system dramatically increases for the Reynolds number exceeding value of 10. The disagreement of the experimental findings with the estimations of flow resistance based on the assumption of fully developed flow were suspected to result from the so-called scale effect. Numerical simulations were performed by using the classical system of flow equations (continuity and Navier-Stokes equations) in order to explain the observed discrepancies. The calculations showed a very good agreement with the experimental results proving that there is no scale effect for the microchannels considered, i.e. the relevance of the constitutive flow model applied was confirmed. It was also clearly indicated that the excessive pressure losses in the high Reynolds number range are due to the secondary flows and separations appearing in several regions of the microchannel system

Estimation of flow through porous and perforated plates with CFX and scale model validations

Airflow patterns through a livestock building with a diffusing ceiling ventilation system were modelled using the computational fluid dynamics (CFD) code CFX. Two kinds of ceilings were tested in a 1/10 scale model : a porous diffusing ceiling and a perforated plate. Several simulations were carried out for each kind of ceiling in the scale model geometry and predicted air velocities were compared with experimental data. Good predictions were obtained with a porous plate as diffusing ceiling. For the perforated plate ceiling, rather good predictions were obtained by individually simulating each hole of the plate. This perforated plate was also modelled by a virutual porous medium. We got poor consistency until we used the correction proposed by Wen, 1994. With that correction we obtained a dramatic improvement which opens an opportunity to get a good prediction of the flow in realistic conditions. / Les écoulements d'air dans un bâtiments d'élevage ventilé par un système à plafond diffuseur ont été modélisés à l'aide de la MFN (Mécaniques des Fluides Numériques) et du code de calcul CFX. Deux types de plafonds ont été testés dans une maquette au 1/10ème : un plafond poreux diffusant et une plaque perforée. Plusieurs simulations ont été réalisées pour chaque type de plafond pour la géométrie de la maquette et les vitesses prédites ont été comparées aux données expérimentales. De bonnes prédictions ont été obtenues avec le milieux poreux comme plafond diffuseur. Pour la plaque perforée, on a obtenu des simulations assez bonnes en considérant individuellement chaque trou de la plaque perforée. Cette plaque perforée a aussi été modélisée par un milieu poreux virtuel. On a une faible consistance dans les résultats tant que l'on n'utilise pas la correction proposée par Wen, 1994. Avec cette corrrection on a obtenu une amélioration qui offre l'opportunité d'obtenir de bonnes prédictions de l'écoulement dans des conditions réalistes

Modélisation de l'écoulement d'air à travers des écrans en bâtiments d'élevage par simulations et validations expérimentales

[Departement_IRSTEA]EAA [TR1_IRSTEA]EAA2-NOVAPROCESS, Conception de systèmes d'équipements complexes pour l'agro-industrieThis study has been led to develop the use of numerical simulations to model the air motion in a ventilated livestock building with a diffusing ceiling inlet. To validate the use of CFD (Computational Fluid Dynamic) we built a simple scale-model. Several airflow simulations were carried out with the CFX software. Good predictions were obtained for ventilated rooms with an isotropic porous material in the location of the diffusing ceiling. In the case of a perforated diffusing ceiling, rather good predictions of the flow structure were obtained by individually simulating each hole of the plate but accuracy was insufficient. We tested also a crude modelling of this perforated plate by considering it as a virtual porous medium. Such simulations were not consistent and may be enhanced with a better determination of the anisotropic resistance in this medium.Cette étude a été menée afin de développer l'utilisation de la simulation numérique pour modéliser l'écoulement de l'air dans un bâtiment d'élevage ventilé par un système à plafond diffuseur. Pour valider l'utilisation de la MFN (Mécanique des Fluides Numériques) on a construit un modèle réduit simplifié. Plusieurs simulations ont été réalisées avec le logiciel CFX. De bonnes prédictions ont été obtenues pour des pièces ventilées avec un matériau à porosité isotropique à la place du plafond diffuseur. Dans le cas d'un plafond diffuseur perforé, on a obtenu des prédictions assez bonnes de la structure de l'écoulement en représentant individuellement chacun des trous du plafond mais la précision n'est pas suffisante. Nous avons aussi testé une modélisation globale de cette plaque perforée en la considérant comme un milieu poreux virtuel. De telles simulations ne sont pas consistantes et pourraient être améliorées par une meilleure détermination de la résistance anisotropique dans ce milieu

Near-field of coaxial jets with large density differences

The paper describes an experimental investigation of coaxial jets with large density differences. Measurements by various techniques show that density effects on the flow dynamics are taken into account to first order by considering the specific outer to inner jet momentum flux ratio M and not separately the density and velocity ratios. A regime of recirculation occurs for M higher than a critical value (M c ≈50). For a given value of M, however, the position of the recirculation bubble is slightly shifted in the upstream direction for density ratios much smaller than one. An unexpected result is obtained for an extremely low density ratio: the onset of recirculation occurs for a significantly higher value of M (100<M c <140) for helium/SF6 jets (density ratio : 0.028)