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Spectral analysis of round jet instabilities at low Reynoldsnumber

Published online by Cambridge University Press:  24 February 2010

Najah Kechiche*
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar 5019 Monastir, Tunisie
Ali Abbassi
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar 5019 Monastir, Tunisie
Taoufik Filali
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar 5019 Monastir, Tunisie
Jacques Jay
Affiliation:
Hubert Curien Laboratory, Bâtiment F, 18 rue B. Lauras, 42000 St-Étienne, France
Habib Ben Aissia
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar 5019 Monastir, Tunisie
*
a Corresponding author:kechiche2000@gmail.com
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Abstract

For the study of round jet flow at low Reynolds number, a fine analysis of instabilitiesis necessary. In this paper, we present a frequency analysis of temporal and spatialvelocity variations in a round jet with a Reynolds number equal to 830. The data wereobtained from Laser Doppler Anemometry (LDA) measurements for various downstreampositions. Attention is focused on the characteristics of the instantaneous signal of thelongitudinal velocity component u(t) in order tocharacterize the transition from laminar state to turbulent state. The spectral analysisof the LDA signals of the axial component of the exit velocities highlights the presenceof a single peak of energy around a characteristic frequencyf0. This frequency corresponds to the amplified mode of theinstability. The jet develops a sinuous mode which is the most unstable anti-symmetricmode. The results obtained in this study concerning the sinuous mode frequency, agree wellwith those obtained by laser tomography technique and images analysis.

Type
Research Article
Copyright
© AFM, EDP Sciences 2009

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References

Hussain, F.Zaman, K., An Experiment study of organized motions in the turbulent plane mixing layer, J. Fluid Mech. 159 (1985) 85104CrossRefGoogle Scholar
Winant, C.D.Browand, F.K., Vortex pairing: the mechanism of turbulent mixing-layer growth at moderate Reynolds numbers, J. Fluid Mech. 63 (1974) 237255CrossRefGoogle Scholar
Kibens, V., Discrete noise spectrum generated by an acoustically excited jet, AIAA J. 18 (1980) 434441CrossRefGoogle Scholar
Crighton, D.G., Basic principles of aerodynamic noise generation, Prog. Aero. Sci. 16 (1975) 3196CrossRefGoogle Scholar
Michalke, A., Survey on jet instability theory, Prog. Aero. Sci. 21 (1984) CrossRefGoogle Scholar
Ho, C.M.Huerre, P., Perturbed Shear Layers, Ann. Rev. Fluid Mech. 16 (1984) 365424CrossRefGoogle Scholar
Cohen, J., Wygnanski, I. The evolution of instabilities in the axisymmetric jet, Part 1. The linear growth of disturbances near nozzle, J. Fluid Mech. 176 (1987) 191219CrossRefGoogle Scholar
Batchelor, G.K.Gill, A.E., Analysis of the Stability of Axisymmetric Jets, J. Fluid Mech. 14 (1962) 529551CrossRefGoogle Scholar
I. Danaila, Étude des instabilités et des structures cohérentes dans la zone de proche sortie d’un jet axisymétrique, Thèse de doctorat, Univ. de la Méditerranée Aix-Marseille II, 1997
Boujemaa, S., Aamielh, M., Chauve, M.P. Analyse spatio-temporelle de jets axisymétriques d’air et d’helium, C. R. Mécanique, Académie des sciences 332 (2004) 933939Google Scholar
Y. Zaouali, Étude tomographique des instabilités d’un jet axisymétrique à bas nombre de Reynolds par PIV et analyse des frontières, Thèse de doctorat, Univ. de centre Tunisie, 2004
P. Brancher, Étude numérique des instabilités secondaires de jets, Thèse de doctorat, École Polytechnique, Laboratoire d’Hydrodynamique, 1996
S. Ravier, Étude des instabilités d’un jet plan à masse volumique variable, Thèse de doctorat, Université de la méditerranée-Aix Marseille II, 2004
J. Meyer, Structures organisées et transition dans la zone proche du jet plan : synthèse d’analyse expérimentale visuelle et numérique, Thèse de doctorat de spécialité, Institut national polytechnique de Toulouse, 1989
D. Faghani, Étude des structures tourbillonnaires de la zone proche d’un jet plan : approche non stationnaire multidimensionnelle, Thèse de doctorat de spécialité, Institut national polytechnique de Toulouse, 1996
Gutmark, E.Ho, C.-M., Preferred modes and the spreading rates of jets, Phys. Fluids. 26 (1983) 29322938CrossRefGoogle Scholar
H. Ben Aissia, Étude numérique et expérimentale par imagerie et anémométrie laser doppler d’un jet axisymétrique, Docteur Es Sciences Physiques, Université El Manar II, Tunisie, 2002
N. Filali, N. Kechiche, T. Filali, H. Ben Aissia, Système d’acquisition temps réel pour l’anémométrie laser à effet Doppler, 7e colloque de recherche en physique, 21–24 décembre 2003, Hammamet, Tunisie
Yilmatz, T.Kodal, A., An analysis on coaxial jet flows using different decomposition techniques, J. Fluid Structures 14 (2000) 359373CrossRefGoogle Scholar
Abid, M., Brachet, M.E., Numerical characterization of the dynamic of vortex filaments in round jets, Phys. Fluids 5 (1993) 2582 CrossRefGoogle Scholar
Hussain, A.K.Zedan, M.F., Effects of the initial condition of the axisymmetric free shear layer: Effects of the initial momentum thickness, Phys. Fluids 21 (1978) 11001111CrossRefGoogle Scholar
Zaouali, Y., Ben Aissia, H., Kechiche, N., Jay, J.Schon, J-P., Experimental study of the instabilities in the laminar turbulent transition zone of an axisymmetric jet at low Reynolds number, J. Flow Visualization and Image Processing 11 (2004) 116CrossRefGoogle Scholar