MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017360455
■00520260202105529
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798263347161
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32309805
■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech77764
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a500
■1001  ▼aMo,  Bichuan.
■24510▼aFlow  Dynamics  and  Mixing  of  Jet  in  Crossflow  With  Cylindrical  Cavity
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a157  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Yang,  Vigor.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2025.
■520    ▼aJet  flow  injection  into  cross  flow  (JICF)  is  a  common  fluid  dynamics  phenomenon  that  occurs  in  nature  and  many  engineering  applications,  such  as  the  plume  from  a  volcano  meeting  with  the  crosswind  and  fuel  injection  in  combustion  devices.  Flow  dynamics  and  mixing  characteristics  are  major  concerns  for  a  JCIF  system,  especially  for  engineering  applications.  This  thesis  explores  the  flow  dynamics  and  mixing  characteristics  of  the  JICF  with  a  cylindrical  cavity  surrounding  the  concentric  injection  orifice.  The  cavity  is  utilized  to  generate  vortices  to  modulate  the  initial  evolution  of  the  jet  and  subsequent  flow  development.  In  this  thesis,  a  baseline  case  without  a  cavity  and  four  cases  with  different  cavity  geometries  are  studied.  Special  attention  is  given  to  the  cavity  flow  structure,  windward  rolling  vortices  of  the  jet,  their  interaction  with  the  crossflow,  and  jet  mixing  characteristics.The  theoretical  formulation  is  based  on  the  conservation  equations  of  mass,  momentum,  energy,  and  species  concentration  in  three  dimensions.  Turbulence  closure  is  achieved  using  a  large-eddy-simulation  (LES)  technique.  A  compressible-flow  version  of  the  static  Smagorinsky  model  is  employed.  The  numerical  framework  employs  a  densitybased,  finite-volume  methodology.  Temporal  integration  is  achieved  using  a  fourth-order  Runge-Kutta  method  with  explicit  physical  time  stepping.  Spatial  discretization  is  performed  using  a  second-order  central  difference  scheme  in  a  generalized  coordinate.  Fourth-order  scalar  artificial  dissipation  is  implemented.  A  multi-block  domain  decomposition  along  with  a  message  passing  interface  is  applied  to  optimize  computational  efficiency.The  flow  dynamics  and  mixing  characteristics  of  an  air  jet  issued  from  a  cylindrical  cavity  in  an  air  crossflow  are  numerically  studied.  The  cavity,  aligned  concentrically  with  the  jet,  is  located  beneath  the  crossflow  wall.  The  jet-to-crossflow  velocity  ratio  is  4,  and  the  Reynolds  number  for  the  jet  flow  is  1.39  x  104  based  on  its  diameter  and  centerline  velocity.  The  cavity  significantly  influences  the  early  evolution  of  the  jet  and  its  interaction  with  the  crossflow.  Complex  vortical  structures  are  observed.  Notably,  windward  vortices  on  the  jet  surface  increase  in  size,  accompanied  by  a  reduction  in  the  Strouhal  number.  For  a  deep  cavity,  these  vortices  break  down  and  result  in  small  vortical  tubes  in  the  jet  streamwise  direction  due  to  secondary  instability.  Also  examined  are  leeward  shear-layer  vortices,  hanging  vortices,  wake  vortices,  and  the  recirculating  flow  within  the  cavity.  Their  roles  in  the  mixing  between  the  jet  fluid  and  the  crossflow  are  identified.  The  cavity  enhances  mixing.  The  effect  is  significant  in  the  near  field  but  diminishes  in  the  far  field.  By  adjusting  the  cavity  geometry,  it  is  determined  that  the  cavity  depth  exercises  a  more  profound  impact  on  jet  evolution  and  mixing  than  the  cavity  radius.  The  most  substantial  influence  occurs  when  a  narrow  and  deep  cavity  is  implemented.  These  findings  may  serve  as  guidelines  for  optimizing  cavity  design  for  effective  modulation  of  jet  behaviors.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aKinematics
■650  4▼aViscosity
■650  4▼aVortices
■650  4▼aFluid  dynamics
■650  4▼aAnisotropy
■650  4▼aEngineering
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aReynolds  number
■650  4▼aVisualization
■650  4▼aShear  stress
■650  4▼aFluid  mechanics
■690    ▼a0791
■690    ▼a0537
■690    ▼a0204
■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05B.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360455▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books