Resum 

L'estructura i moviment produït pels jets turbulents són abundants en el medi natural i són essencials en aplicacions industrials. Aquests solen conduir a complexos fluxos multifase. L'estructura i els processos que hi tenen lloc són essencialment inestables i turbulents. En aquest estudi s'han construït dos diferents instal.lacions per investigar primer els dolls de gas horitzontals i en segon lloc els dolls verticals d'aigua que impacten sobre superfícies lliures de fluid, també s'ha desenvolupat un model numèric integral per predir les trajectòries d'aquests jets i seus paràmetres més importants, validant amb els resultats experimentals obtinguts.
S'han utilitzat tècniques de visualització de flux mitjançant càmera CCD, que permeten mesuraments simultanis de diferents paràmetres. Això va permetre registrar el comportament de les trajectòries bidimensionals amb relativa facilitat. A més, aquesta tècnica proporciona una mesura directa del comportament interfacial entre el jet de gas o les  bombolles i l'ambient líquid. Es van utilitzar dos diferents mètodes en aquest estudi per obtenir i analitzar els resultats experimentals.
A la primera part d'aquest treball, s'han realitzat experiments per investigar el comportament de dolls de gas horitzontals penetrant en aigua. S'hi van obtenir magnituds de les imatges gravades com el pinch-off, l'oscil lació, inestabilitat de la interfície de jet, longitud de penetració de jet, amplada mitjana de jet o angle d'expansió.
Els resultats experimentals van indicar que la longitud de penetració dels jetss de gas està fortament influenciada pel diàmetre del broquet i el nombre de Froude, així com amb el flux de massa de d'entrada i el seu moment. Augmentar el nombre de Froude i el diàmetre de l'injector porta a augmentar la inestabilitat de jet. A més, la màxima ubicació abans de jet pinch-off es mostra que manté una relació logarítmica amb el nombre de Froude per a tots els diàmetres de jet. S'han desenvolupat correlacions empíriques per predir aquests paràmetres.
S'ha desenvolupat un model basat en la integració de les equacions de conservació perquè resulti útil en el disseny d'aplicacions en les quals participin dolls horitzontals així com per assistir a la investigació experimental. A diferència dels altres models, la trajectòria de jet és dividida en dues regions la dominada per el moment inicial del jet i la dominada per les forces de flotabilitat. Cada regió ha estat estudiada individualment. Es considera el entraiment de gotes en la fase gas, i considerant aquest com a variable al llarg de la trajectòria del raig i consistent en dos components: un a causa de la força d'impuls de jet i una altra és causa de la força de flotabilitat de jet . A més, s'ha considerat un esforç tallant interfacial. També es considera l'augment del moment produït per la inclusió de les gotes que penetren el jet. Paràmetres com la trajectòria del jet, longituds de penetració, l'ample del jet i velocitat al llarg de l'eix de raig s'han resolt com variables al llarg de la trajectòria de jet. Les prediccions del model integral es comparen amb les dades de les dades experimentals obtingudes amb molt bons resultats.
A la segona part d'aquest treball, es van realitzar una sèrie d'experiments amb dolls d'aigua, injectats verticalment cap avall, a través de toveres circulars que impacten sobre una superfície d'aigua. S'ha estudiat l'efecte de paràmetres com el diàmetres de jet inicial, la velocitat de reacció inicial o longitud de jet a les característiques del flux resultant com la velocitat d'inici de l'arrossegament de gas, profunditat de penetració de la bombolla, la velocitat d'arrossegament de gas, la velocitat del raig de la línia central i la distribució de velocitat de raig axial sota la superfície d'aigua lliure.
Els resultats obtinguts van mostrar que la profunditat de penetració de la bombolla disminueix amb la longitud del jet, però que després de certes condicions es manté gairebé constant. A més aquesta augmenta amb els diàmetres del broquet i la velocitat del raig. La velocitat d'arrossegament tendeix a augmentar amb l'augment de la velocitat de reacció. El valor del cabal d'aire atrapat pel jet augmenta per a un cabal donat si el diàmetre del broquet o la distància entre la sortida del jet i la superfície lliure augmenten. El decaïment de velocitat de la línia central de jet va ser mesurat i es va trobar que és funció de la velocitat d'impacte de jet amb la superfície de l'aigua el diàmetre i la profunditat de penetració. Les distribucions de velocitat axial en plans transversals són aproximadament gausianes. S'han proposat a la tesi correlacions empíriques per predir tots aquests paràmetres de jet estudiats experimentalment.


1