ステレオ-PIV測定に基づいて、環状渦巻きジェットの初期マージゾーンでの平面圧力場の決定

このホワイトペーパーでは、環状渦巻きジェットの静圧場は、ステレオPIV測定を使用して間接的に測定されます。圧力場は、流れの軸対称性を考慮して、ポアソン方程式を数値的に解くことから得られます。境界では、仮定は行われず、正確な境界条件が適用されます。すべてのソース項はステレオ-PIVを使用して測定できるため、境界条件は正確であるため、圧力場の計算で軸対称以外の仮定を行う必要はありませんでした。この間接圧力測定のこの方法の利点は、従来のPITOTプローブと比較して高い空間分解能です。さらに、この方法は邪魔になりませんが、ピトーチューブの挿入は流れを乱します。環状の渦巻く流れは、低、中間、高い渦巻き体制の3つのレジームに分けることができることが示されています。低い渦巻く領域の圧力場は、回転ジェットの遠心力による渦巻きのないジェットの圧力場と渦巻き誘発圧力場の重ね合わせです。渦巻きが増加すると、渦巻き誘発圧力場が支配的になり、中間および高い渦巻く領域では、単純な放射状平衡方程式が保持されます。

In this paper the static pressure field of an annular swirling jet is measured indirectly using stereo-PIV measurements. The pressure field is obtained from numerically solving the Poisson equation, taken into account the axisymmetry of the flow. At the boundaries no assumptions are made and the exact boundary conditions are applied. Since all source terms can be measured using stereo-PIV and the boundary conditions are exact, no assumptions other than axisymmetry had to be made in the calculation of the pressure field. The advantage of this method of indirect pressure measurement is its high spatial resolution compared to the traditional pitot probes. Moreover this method is non-intrusive while the insertion of a pitot tube disturbs the flow. It is shown that the annular swirling flow can be divided into three regimes: a low, an intermediate and a high swirling regime. The pressure field of the low swirling regime is the superposition of the pressure field of the non-swirling jet and a swirl induced pressure field due to the centrifugal forces of the rotating jet. As the swirl increases, the swirl induced pressure field becomes dominant and for the intermediate and high swirling regimes, the simple radial equilibrium equation holds.