Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME

Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME

Experimental study of flow rate, downstream height and jet diameter on stable polygonal hydraulic jumps

Authors
Abstract
Polygonal hydraulic jump is caused by the impact of a vertical and circular viscous liquid jet on a solid horizontal surface. In this condition the hydraulic jump may formed as a stable symmetry polygonal shape. In the present study, this phenomenon is investigated experimentally. The effects of flow rate, downstream height and jet diameter on stable polygonal jumps are studied. The mean radius of polygonal jump is considered as a measurement scale. The results are presented in dimensionless form and the effects of mentioned parameters on mean radius of jump is obtained.
Keywords

[1]  Avedisian, C. T., and Zhao, Z., "The Circular Hydraulic Jump in Low Gravity", Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 456, pp. 2127-2151, (2000).
 
[2]  Kate, R. P., Das, P. K., and Chakraborty, S., "Investigation on Non-circular Hydraulic Jumps Formed Due to Obliquely Impinging Circular Liquid Jets", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 32, pp. 1429-1439, (2008).
 
[3]  Rayleigh, L., "On the Theory of Long Waves and Bores", Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Vol. 90, pp. 324-328, (1914).
 
[4]  Birkhoff, G., and Zarantonello, E. H., "Jets, Wakes and Cavities", Academic Press, New York, USA, (1957).
 
[5]  Watson, E. J., "The Radial Spread of a Liquid Jet over a Horizontal Plane", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 20, pp. 481-499, (1964).
 
[6]  Bouhadef, M., "Étalement En Couche Mince D'un Jet Liquide Cylindrique Vertical Sur un Plan Horizontal", Z. Anagew. Math. Physics, Vol. 29, pp. 157-167, (1978).
 
[7]  Ishigai, S., Nakanishi, S., Mizuno, M., and Imamura, T., "Heat Transfer of the Impinging Round Water Jet in the Interference Zone of Film Flow Along the Wall", Bulletin of JSME, Vol. 20, pp. 85-92, (1977).
 
[8]  Nakoryakov, V. E., Pokusaev, B. G., and Troyan, E. N., "Impingement of an Axisymmetric Liquid Jet on a Barrier", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 21, pp. 1175-1184, (1978).
 
[9]  Olson, R., and Turkdogan, E., "Radial Spread of a Liquid Stream on a Horizontal Plate", Nature, Vol. 211, pp. 813-816, (1966).
 
[10]  Bush, J. W., M. and Aristoff, J. M., "The Influence of Surface Tension on the Circular Hydraulic Jumps", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 489, pp. 229-238, (2003).
 
[11]  Ellegaard, C., Hansen, A. E., Haaning, A., Hansen, K., Marcussen, A., Bohr, T., Hansen, J. L., and Watanabe, S., "Cover Illustration: Polygonal Hydraulic Jumps", Nonlinearity, Vol. 12, pp. 1-7, (1999).
 
[12]  Bush, J. W. M., Aristoff, J. M., and Hosoi, A. E., "An Experimental Investigation of the Stability of the Circular Hydraulic Jump", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 558, pp. 33-52, (2006).
 
[13] محسن مخلصی و علیرضا تیمورتاش، "بررسی تجربی ساختارهای پایدار و ناپایدار در پرش هیدرولیکی چندضلعی"، در نوبت چاپ، مجله علمی و پژوهشی شریف، دوره 3-30، شماره 2، پاییز (1393).
 
[14] محسن مخلصی و علیرضا تیمورتاش، "بررسی آزمایشگاهی ساختارهای چندضلعی در پرش هیدرولیکی ناشی از برخورد جت عمودی سیال لزج با صفحه افقی"، ارائه‌شده در بیست و یکمین همایش بین‌المللی مهندسی مکانیک ایران(ISME2013)، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران، (1392).
 
[15] محسن مخلصی، "ایجاد و بررسی تجربی پرش­های هیدرولیکی چندضلعی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران، (1392).
 
[16]  Passandideh-Fard, M., Teymourtash, A. R., and Khavari, M., "Numerical Study of Circular Hydraulic Jump using Volume-of-fluid Method", Journal of Fluids Engineering, Vol. 133, pp. 011401, (2011).
 
[17] محسن مخلصی و علیرضا تیمورتاش، "بررسی آزمایشگاهی تبدیل جریان فوق بحرانی به زیربحرانی به شکل چندضلعی ثابت و متحرک"، ارائه‌شده در اولین کنفرانس ملی آیرودینامیک و هیدرودینامیک، پژوهشکده سازمان صنایع هوایی، تهران، ایران، (1391).
Volume 15, Issue 4 - Serial Number 33
Fluid Mechanics and Heat Transfer
Winter 2014
Pages 69-89

  • Receive Date 20 February 2014