An entrainment model for the turbulent jet in a coflow

The entrainment hypothesis was introduced by G.I. Taylor to describe one-dimensionally the development of turbulent jets issuing into a stagnant or coflowing environment. It relates the mass flow rate of surrounding fluid entrained into the jet to the characteristic velocity difference between the jet and the coflow. A model based on this hypothesis along with axial velocity assumed to follow a realistic Gaussian distribution is presented. It possesses an implicit analytical solution, and its results are compared and shown to be fully equivalent to previously published models that are rather based on a spreading hypothesis. All of them are found to be in agreement with experimental results, on a wide range of downstream positions and for various coflow intensities. To cite this article: N. Enjalbert et al., C. R. Mecanique 337 (2009).

RésuméL'hypothèse d'entraînement a été introduite par G.I. Taylor afin de décrire unidimensionnellement le comportement des jets turbulents se déchargeant dans un environnement au repos ou co-courant. Elle consiste à relier le flux de masse du fluide environnant entraîné dans le jet à la différence de vitesse entre le jet et l'écoulement co-courant. On présente dans cet article un modèle fondé sur cette hypothèse et celle d'un profil de vitesse axiale moyenne Gaussien. Il possède une solution analytique implicite ; ses résultats sont équivalents aux modèles précédemment publiés qui s'appuient plutôt sur une hypothèse d'élargissement. Tous ces modèles sont en accord avec les résultats expérimentaux, disponibles sur un grand domaine de positions le long du jet et pour différentes intensités de l'écoulement co-courant. Pour citer cet article : N. Enjalbert et al., C. R. Mecanique 337 (2009).