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01.09.2012 | Research Article | Ausgabe 3/2012

Experiments in Fluids 3/2012

Shear layer instabilities in low-density transverse jets

Zeitschrift:
Experiments in Fluids > Ausgabe 3/2012
Autoren:
Daniel R. Getsinger, Cory Hendrickson, Ann R. Karagozian

Abstract

The near-field shear layer instabilities forming in round transverse jets of variable (reduced) densities relative to the crossflow are investigated through gas-phase experiments. Jets composed of helium and nitrogen mixtures are injected from a converging nozzle mounted flush with an injection wall into air crossflow, allowing the jet-to-crossflow density ratio S to be varied between 1.00, the equidensity case, and 0.14, at constant jet Reynolds number Re j  = 1,800. Jet-to-crossflow momentum flux ratios J are examined in the range \(\infty>J\geq5\) at incremental values of the density ratio S. The results of single-component hotwire measurements in the jet shear layer indicate that a transition to global instability likely occurs as J is brought below approximately 10, and/or as S is brought below approximately 0.45–0.40. This observation appears to link many previous independent studies of both equidensity transverse jets and low-density free jets, which may become globally unstable under alteration of J and S, respectively. However, the dynamical character of the transition to global instability in the low-density transverse jet displays differences under independent variation of J and S, which may indicate the predominance of different modes.

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