Numerical Visualization of Plunging Water Jet using Volume of Fluid Model

Abstract:
A plunging liquid jet is defined as a moving column of liquid passing through a gaseous headspace, air in our case, before impinging a free surface of receiving liquid pool. The mechanism of air entrainment due to plunging liquid jets is very complex and the complete mechanism of air entrainment is not fully understood so far. The present paper is an unsteady numerical simulation of air entrainment by water jet plunging, using the Volume Of Fluid (VOF) model. The piece wise linear interface construction algorithm (PLIC) for interface tracking is used, to describe the phase distributions of entirely immiscible air and liquid phases. The aim of this work is to investigate the performance and accuracy of the VOF method in predicting the initial impact between the descending jet and water free surface, air entrainment and the developing flow region under free surface. Three scale models based on geometric similarities (Froude number and dimensionless free jet length) are used for validation according to Chanson (2004) experience. The simulations show with accuracy, the air cavity formation steps, caused by the initial jet impact, its deep stretching under the pool free surface, until breakdown due to the shear created by a toroidal vortex. In terms of, air entrainment estimation, bubble dispersion and radial distribution of air volume fraction, large-scale models present a good agreement with the experience. However, for the smallest scale model, the results lead to suggest that air entrainment is governed by more parameters than the geometric similarities.
Language:
English
Published:
Journal Of Applied Fluid Mechanics, Volume:11 Issue: 1, Jan-Feb 2018
Pages:
95 to 105
magiran.com/p1779183  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!