Publication: Passive control of single and multiple jets using cross wire vortex generators at sonic and supersonic mach numbers
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Faheem, Mohammed | en_US |
dc.contributor.supervisor | Sher Afghan Khan, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Waqar Asrar, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T03:01:35Z | |
dc.date.available | 2024-10-07T03:01:35Z | |
dc.date.issued | 2021 | |
dc.description.abstract | The effectiveness of crosswire in controlling the mixing characteristics of a circular and an equivalent elliptic jet is investigated experimentally. While circular jets are conventional, elliptic jets have gained attention due to their better mixing characteristics and faster decay. To further explore and augment the capabilities of elliptic jets for practical utility, it is investigated whether using an elliptic jet with crosswire control gives additional benefit in mixing enhancement over an axisymmetric jet. Experiments are performed for subsonic and choked flow conditions with nozzle pressure ratios ranging from 1.2 to 7.0. Time-averaged pitot pressures and schlieren visualization is used for diagnosis. The jet bifurcation can be seen in controlled elliptical jets at all nozzle pressure ratios (NPRs). Core length is reduced to as much as 70% in the elliptic jet and 84% in the case of the circular jet. The core length values estimated from the present data are compared with the previous investigations. Mean flowfield and the mixing characteristics of free supersonic jets from twin and triple converging-diverging nozzles placed in proximity are also investigated. The nozzles are designed for Mach numbers 1.5 and 2.0, with an inter-nozzle spacing of twice the nozzle exit diameter. The typical interaction process and the evolution of the triple jet are discussed using cross-sectional contour plots. The influence of introducing additional similar jets on the near flowfield characteristics such as jet-spread, supersonic core, and the shock wave structure is studied using pressure measurements along the jet centerline. As the number of jets increases, the spreading rate decreases due to a reduction in the entrainment. This causes the jets to decay at a slow rate, and the core length increases in the order of an increased number of jets. Schlieren's images of single, twin, and triple jets reveal that the supersonic jet core is different in twin and triple when compared with a single plane. A simple yet effective approach is presented in the present work to get a reasonable estimate of the Mach number from the schlieren images for a Mach 2.0 nozzle jet. Results are compared with the numerical simulations for the estimated Mach number from the experimental data. The uncontrolled center line pitot pressure decay results obtained from numerical simulations are compared with the uncontrolled centerline pressure decay results obtained from the experimental. The crosswire tab is used as a passive control tool at the nozzle exit in two orientations to study the control effect. Schlieren's images reveal that the supersonic jet core is different in a controlled jet than the uncontrolled jet. Up to 83% reduction in core length is obtained from Mach 1.5 using vertical orientation of crosswire passive control at the nozzle ext. From the present research, it is evident that the crosswires' performance in multiple jets effectively reduces the supersonic core length at all NPRs of supersonic Mach numbers and higher NPRs of sonic Mach number. The most effective orientation in jet mixing enhancement is the vertical wire (control - 2) among the wire orientations studied. | en_US |
dc.description.abstractarabic | تم دراسة فعالية الأسلاك المتقاطعة في التحكم في خصائص الخلط لنفث إهليلجي دائري ومكافئ تجريبياً. في حين أن النفاثات الدائرية تقليدية، فقد اكتسبت النفاثات الإهليلجية الانتباه نظرًا لخصائص الخلط الأفضل والأسرع في التحلل. لمزيد من استكشاف وزيادة قدرات النفاثات الإهليلجية من أجل فائدة عملية، يتم التحقيق فيما إذا كان استخدام طائرة بيضاوية مع التحكم في الأسلاك المتقاطعة يعطي فائدة إضافية في تحسين الخلط على نفاث متماثل المحور. يتم إجراء التجارب لظروف التدفق دون سرعة الصوت والمختنق بنسب ضغط الفوهة تتراوح من 1.2 إلى 7.0. يتم استخدام ضغوط pitot بمتوسط الوقت والتصور schlieren للتشخيص. يمكن رؤية التشعب النفاث في نفاثات بيضاوية مضبوطة في جميع نسب ضغط الفوهة (NPRs). يتم تقليل طول النواة إلى ما يصل إلى 70٪ في النفث الإهليلجي و84٪ في حالة النفث الدائري. تتم مقارنة قيم الطول الأساسية المقدرة من البيانات الحالية مع التحقيقات السابقة. يتم أيضًا فحص متوسط التدفق وخصائص الخلط للطائرات الأسرع من الصوت من النوزلات المتقاربة المزدوجة والثلاثية المتقاربة الموضوعة على مقربة. تم تصميم الفوهات لأعداد Mach 1.5 و 2.0 ، مع تباعد بين الفوهة ضعف قطر مخرج الفوهة. تتم مناقشة عملية التفاعل النموذجية وتطور الطائرة النفاثة الثلاثية باستخدام مخططات كفاف مقطعية. تمت دراسة تأثير إدخال نفاثات إضافية مماثلة على خصائص حقل التدفق القريب مثل الانتشار النفاث ، واللب الأسرع من الصوت ، وهيكل موجة الصدمة باستخدام قياسات الضغط على طول خط الوسط النفاث. مع زيادة عدد النفاثات ، ينخفض معدل الانتشار بسبب انخفاض السحب. هذا يتسبب في تحلل النفاثات بمعدل بطيء ، ويزيد طول النواة في ترتيب عدد متزايد من الطائرات. تكشف صور Schlieren للطائرات الفردية والثنائية والثلاثية أن قلب الطائرة الأسرع من الصوت يختلف في التوأم والثلاثي عند مقارنته بطائرة واحدة. تم تقديم نهج بسيط ولكنه فعال في العمل الحالي للحصول على تقدير معقول لعدد Mach من صور schlieren لنفث Mach 2.0. تمت مقارنة النتائج مع المحاكاة العددية لعدد الماخ المقدر من البيانات التجريبية. تمت مقارنة نتائج اضمحلال ضغط البيتوت لخط الوسط غير المتحكم فيه التي تم الحصول عليها من عمليات المحاكاة العددية مع نتائج انحلال ضغط الخط المركزي غير المنضبط التي تم الحصول عليها من التجربة. يتم استخدام علامة تبويب الأسلاك المتقاطعة كأداة تحكم سلبية عند مخرج الفوهة في اتجاهين لدراسة تأثير التحكم. تكشف صور شليرين أن النواة النفاثة الأسرع من الصوت تختلف في طائرة نفاثة خاضعة للرقابة عن نفاثة غير مسيطر عليها. يتم الحصول على تخفيض يصل إلى 83٪ في الطول المركزي من Mach 1.5 باستخدام التوجيه الرأسي للتحكم السلبي في الأسلاك المتقاطعة عند تحويلة الفوهة. من البحث الحالي ، من الواضح أن أداء الأسلاك المتقاطعة في نفاثات متعددة يقلل بشكل فعال من طول النواة الأسرع من الصوت في جميع NPRs لأرقام ماخ الأسرع من الصوت وأعلى NPR من عدد ماخ الصوتي. الاتجاه الأكثر فاعلية في تحسين الخلط النفاث هو السلك العمودي (التحكم - 2) بين اتجاهات الأسلاك المدروسة. | en_US |
dc.description.callnumber | t TA 357 M697P 2021 | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Passive control of single and multiple jets using cross wire vortex generators at sonic and supersonic mach numbers / by Mohammed Faheem | en_US |
dc.description.identity | t11100383965MohammedFaheem | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.notes | Thesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2021. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xviii, 184 leaves : colour illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Doctor of Philosophy (Engineering) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/2907 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2021 | en_US |
dc.subject.lcsh | Fluid dynamics | en_US |
dc.subject.lcsh | Jets -- Fluid dynamics | en_US |
dc.subject.lcsh | Jets -- Fluid dynamics -- Computer simulation | en_US |
dc.title | Passive control of single and multiple jets using cross wire vortex generators at sonic and supersonic mach numbers | en_US |
dc.type | Doctoral Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
Original bundle
License bundle
1 - 1 of 1