Experimental and Theoretical Study of the Characteristics of Submerged Horizontal Gas Jets and Vertical Plunging Water Jets in Water Ambient

Abstract

En este estudio se han construido dos diferentes instalaciones para investigar primero los chorros de gas horizontales y en segundo lugar los chorros verticales de agua que impactan sobre superficies libres de fluido, también se ha desarrollado un modelo numérico integral para predecir las trayectorias de estos jets y sus parámetros más importantes, validándose con los resultados experimentales obtenidos. En la primera parte de este trabajo, se han realizado experimentos para investigar el comportamiento de chorros de gas horizontales penetrando en agua. Los resultados experimentales indicaron que la longitud de penetración de los chorros de gas está fuertemente influenciada por el diámetro de la boquilla y el número de Froude, así como con el flujo de masa de de entrada y su momento. Aumentar el número de Froude y el diámetro del inyector lleva a aumentar la inestabilidad de jet. Además, la máxima ubicación antes de jet pinch-off se muestra que mantiene una relación logarítmica con el número de Froude para todos los diámetros de jet. Se han desarrollado correlaciones empíricas para predecir estos parámetros. Se ha desarrollado un modelo basado en la integración de las ecuaciones de conservación para que resulte útil en el diseño de aplicaciones en las que participen chorros horizontales así como para asistir a la investigación experimental. Las predicciones del modelo integral se comparan con los datos de los datos experimentales obtenidos con muy buenos resultados. En la segunda parte de este trabajo, se realizaron una serie de experimentos con de chorros de agua, inyectados verticalmente hacia abajo, a través de toberas circulares que impactan sobre una superficie de agua. Los resultados obtenidos mostraron que la profundidad de penetración de la burbuja disminuye con la longitud del chorro, pero que después de ciertas condiciones se mantiene casi constante. Además ésta aumenta con los diámetros de la boquilla y la velocidad del chorro. La velocidad de arrastre