Viscous fluid buckling of plane and axisymmetric jets

Abstract

Experimental results are presented concerning the spontaneous oscillations observed when a high-viscosity fluid jet flows vertically against a flat surface. The two jet shapes investigated were the axisymmetric jet and the plane jet. The minimum distance from the jet orifice to the flat surface for which these oscillations are observed, termed the ‘buckling height’, was determined experimentally. The frequency of the subsequent oscillations was also determined. Both were measured as functions of fluid and flow variables. It is found that surface tension effects are the dominant factors influencing the buckling height, while the rate of oscillation is affected by both surface tension effects and by viscous, gravity and inertia effects. The major results are presented in non-dimensional form. Photographs of the buckling phenomenon are provided for representative jet geometries. It is also established experimentally that there is an upper limit to the flow Reynolds number above which buckling does not occur.

Análise e implementação de métodos implícitos e de projeção para escoamentos com superfície livre.

“…Este problema tem atraido a atenção de muitos investigadores, e resultados experimentais e numéricos, mostrando detalhes deste fenômeno para o caso tridimensional newtoniano, podem ser encontrados nos trabalhos de Cruickshank e Munson [31], Tomé et al [155], Ribe [136,137,138], Nobrega et al [112], entre outros. Detalhes sobre este efeito podem ser encontrados em [31,136,137,155]. Além disso, quando o número de Reynolds decresce observa-se que os jatos tornam-se mais espessos e dobram de forma caótica (ver guras 5.8 e 5.9).…”

Desenvolvimento de um método numérico implícito para a simulação de escoamentos viscoelásticos com superfícies livres

“…É interessante observar que, segundo [CJ81], o escoamento associado a este modelo deve resultar em um enchimento estável do contêiner (do inglês, steady …lling), com o jato de ‡uido não apresentando "dobras" ou oscilações. O jato oscilante (do inglês, jet buckling) consiste em uma instabilidade física que proporciona a formação de dobras caóticas no jato de ‡uido à medida que ele se deposita no fundo do contêiner.…”

“…O jato oscilante (do inglês, jet buckling) consiste em uma instabilidade física que proporciona a formação de dobras caóticas no jato de ‡uido à medida que ele se deposita no fundo do contêiner. Assim, segundo [CJ81], tal fenômeno deve ocorrer para um jato 2D de um ‡uido newtoniano quando, simultaneamente, Na verdade, em [OC04], quando da primeira versão da FI, um problema semelhante a este (com parâmetros ainda mais próximos da restrição (4.3.1)-(4.3.2), mas, cuja solução também não deveria oscilar) foi resolvido com EE para o movimento das partículas. Na oportunidade, foi usado um passo temporal pequeno para a FE (devido à restrição de estabilidade parabólica) e, para a FI, um t 100 vezes maior, aproximadamente.…”

“…O jato oscilante constitui-se um problema, …sicamente, instável. Para ‡uidos newtonianos, [CJ81] estabelece condições para que ocorra a oscilação do jato de ‡uido. Em [PL06], realiza-se um estudo numérico que mostra que a viscoelasticidade também in ‡uência a ocorrência ou não das "dobras" que caracterizam esse problema.…”

“…Neste caso, comparações entre as metodologias numéricas não são justi…cáveis, uma vez que se aborda um problema que se caracteriza por ser …sicamente instável ( [CJ81]). Mesmo assim, utilizamos este problema com o intuito de mostrar que o GENSMAC-SXPP pode simulá-lo, produzindo resultados coerentes.…”