The turbulent wall jet: A triple-layered structure and incomplete similarity

Баренблатт, Г. И.; Chorin, Alexandre J.; Prostokishin, V. M.

doi:10.1073/pnas.0503186102

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“…(4) is proven to be -0.555 by experimental results. In other studies, it was even found that the incomplete similarity exponent, -0.6, exists between the inner and outer zones [36][37].…”

Section: Buoyancy Superimposing Modelmentioning

confidence: 99%

Experimental investigation and modelling of a buoyant attached plane jet in a room

Cao¹,

Kurnitski²,

Ruponen³

et al. 2009

Applied Thermal Engineering

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Buoyant attached jets are widely used in various types of supply air devices especially in office buildings. This study focuses on a two-dimensional cooled attached jet characteristic, including mean flow field structure, specification of the jet regions and maximum velocity decay. A new superimposing model is derived to predict the maximum velocity decay and validated by measurement results. The measurement results demonstrate that the intermediate region of a buoyant jet does exist when an inner layer extends downstream of the jet slot. In addition, by assuming that the buoyant force is the main extra force on the jet flow in the acceleration process, the superimposing model predicted the maximum velocity decay with precise accuracy in a Reynolds number range of 667-4000, based on slot heights of 20 and 30 mm and slot velocities of 0.50, 1.00 and 2.00 m/s. At a distance of 1000 mm from the slot, the velocity profile displays a self similarity character like an isothermal turbulent jet. In the final region, where the buoyancy flux completely dominates the jet, the jet behaved like a plume with an unstable flow field.

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“…(4) is proven to be -0.555 by experimental results. In other studies, it was even found that the incomplete similarity exponent, -0.6, exists between the inner and outer zones [36][37].…”

Section: Buoyancy Superimposing Modelmentioning

confidence: 99%

Experimental investigation and modelling of a buoyant attached plane jet in a room

Cao¹,

Kurnitski²,

Ruponen³

et al. 2009

Applied Thermal Engineering

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“…This may be because the present measurement was located in the range x/h<5.25 where the profile was still developing. Barenblatt et al [19] found that the growth of the half-width in an intermediate region downstream, h≪x≪H, where H was a characteristic length of the setup, depending on the height of the slot, according to the scaling law…”

Section: Mean Flow and Turbulence In The Inletmentioning

confidence: 99%

“…Conventional scaling parameters are the mean maximum velocity, u max , and the upper half-width, y U 1=2 , where the mean velocity is equal to one half of the maximum velocity for the outer layer, and the friction velocity u t and the kinematic viscosity ν for the inner layer. More recently, Barenblatt et al [19] suggests that the lower half-width, y L 1=2 , is also an important scaling parameter to present the incomplete similarity of the turbulent wall jet. Hence three layers of the velocity profile, top, intermediate, and wall layer are divided by y U 1=2 and y L 1=2 .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of Strong External Turbulence on a Wall Jet Boundary Layer

Tsai

Hunt

Nieuwstadt

et al. 2007

Flow Turbulence Combust

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The initial stage of the development of a wall jet under the influence of strong external turbulence has been studied in a novel shear-flow mixing-box experiment. A fully developed channel flow of depth h (40 mm) enters along the top wall of a cuboidal box of height 11 h in which a combination of oscillatory and turbulent velocity fluctuations are generated by a vertical oscillating grid at the midplane 5 h below the wall. When the ratio of the rms grid-generated velocity fluctuations, u 0 g , to the local mean velocity inside the wall jet layer, u, is greater than about 0.1, significant changes are observed in the mean shear profile and in the eddy structure of the wall jet. The wall jet thickness increases by approximately 25% but the maximum velocity decreases by less than 10% compared to the case without the external turbulence. Fluctuations of the streamwise velocity component increase as expected in the outer part of the wall jet, but the most significant result is the increase by 70% of the fluctuations in the boundary layer close to the wall. CFD simulations using the k-ɛ RNG of the FLUENT CFD Code do not properly model the effect of the large scale external turbulence in this experiment. However, an artificial method, which introduces a series of small inlet/outlet jets to represent external turbulence, approximately simulates the overall effects of the oscillating grid on the wall jet, but does not simulate the amplification of the near wall turbulence.

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“…Segundo Barenblatt (2003), se existe similaridade em uma determinada escala, esta deve também existir em outras escalas.…”

Section: Implicações Teóricasunclassified

“…No entanto, esta hipótese é aplicável apenas a alguns tipos de escoamentos, por exemplo: escoamentos de Couette e de Poiseuille. Vale ressaltar que os escoamentos de Couette e de Poiseuille possuem similaridade completa, ou seja, não dependem das condições iniciais (BARENBLATT, 2003;BARENBLATT;CHORIN;PROSTOKISHIN, 2005).…”

Section: Gradiente De Pressão Reduzidounclassified

Estudo teórico-experimental de jatos bi-dimensionais confinados.

Arima¹

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AGRADECIMENTOSAo meu orientador Eng. Prof. Dr. Marcos de Mattos Pimenta cuja estratégia de trabalho sempre priorizou a qualidade. Talvez, a principal lição aprendida seja sempre fazer o melhor com o que temos disponível, independentemente das mudanças nas condições de contorno, que não estão sob nosso controle.Foi uma estratégia arriscada, porém, justificada pelas possibilidades de ganhos. Esta estratégia resultou em uma tese da qual me orgulho, pois tive que trabalhar no meu limite. Se dependesse apenas de mim, eu teria escolhido caminhos menos arriscados, porém, com possibilidades de ganhos menores.O resultado seria apenas mais um trabalho, um relatório a mais. Acredito que esta lição será muito útil para as minhas próximas empreitadas.Ao CNPq pela bolsa que financiou a maior parte do meu doutorado. Ao IPT que financiou o início do meu doutorado e manteve a permissão de uso de suas instalações mesmo após a minha saída do instituto. À ATS 4 i que cedeu seus estagiários para auxiliar no desenvolvimento de minha tese.Aos colegas que me auxiliaram nas atividades do doutorado, especialmente aqueles que continuavam me ajudando quando a situação ordenava o contrá-rio. Não vou citar nomes para evitar injustiças.À minha mãe Teruko, à minha irmã Márcia e à minha esposa Elisa que sempre mantiveram o apoio e o incentivo para eu continuar no Doutorado. Especialmente nos momentos mais difícies, quando os recursos, o tempo, o dinheiro e a motivação estavam em baixa. Eu sei que a minha dedicação ao doutorado resultou em sacrifícios para todos nós. Sinceramente, MUITO OBRIGADO.Ao meu pai Toshihiko (in memoriam) e aos meus filhos Pedro e João por terem sido minha fonte de inspiração e criatividade. RESUMOO principal objetivo desta tese é estudar os efeitos inerciais e de pressão do escoamento médio sobre o próprio escoamento médio de jatos bi-dimensionais confinados. Os escoamentos considerados no presente trabalho são turbulentos, isotérmicos, incompressíveis e compostos por fluidos simples.A introdução e a revisão bibliográfica são feitas por meio da apresentação: das motivações tecnológicas e fundamentais para a escolha do tema da presente tese; do cenário no qual a abordagem adotada está inserida; dos parâmetros adimensionais usualmente adotados na literatura para caracterizar os jatos bidimensionais confinados (parâmetros clássicos); e dos dados experimentais levantados na literatura na forma de correlações semi-empíricas, e de perfis de propriedades do escoamento.A presente tese desenvolve uma abordagem integral e adimensional para jatos confinados. As hipóteses adotadas nesta abordagem são aquelas relativas a escoamentos em camada fina cisalhante, e a escoamentos não dissipativos. A abordagem é baseada em balanços integrais de massa e quantidade de movimento. Os termos de quantidade de movimento são classificados como inerciais ou de pressão; e como fluxos, forças ou fontes. Esta classificação permite analisar os efeitos considerados pelos parâmetros adimensionais clássicos. Os parâmetros clássicos não satizfazem simulta...

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The turbulent wall jet: A triple-layered structure and incomplete similarity

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Experimental investigation and modelling of a buoyant attached plane jet in a room

Experimental investigation and modelling of a buoyant attached plane jet in a room

Effect of Strong External Turbulence on a Wall Jet Boundary Layer

Estudo teórico-experimental de jatos bi-dimensionais confinados.

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