Recent Research Advances in the Fluid Mechanics of Turbulent Jets and Plumes

مشکلات چالش برانگیز مربوط به پدیده های جت و توده در بسیاری از زمینه های تحقیقات علمی بنیادی و کاربردی مشترک است و درک رفتار پر و جت در بسیاری از زمینه های ژئوفیزیکی و صنعتی ضروری است. به عنوان مثال، در زمینه هواشناسی، که در آن پراکندگی آلاینده ها با استفاده از جت ها و توده های جوی صورت می گیرد که یا به طور طبیعی تحت شرایط جریان همرفتی در لایه مرزی اتمسفر یا به صورت انسانی با انتشار آلاینده ها از دودکش های بلند تشکیل شده اند. در سایر زمینه‌های ژئوفیزیک، ستون‌های شناور و جت‌ها نقش مهمی در فرآیندهای اختلاط اقیانوسی دارند، هم در مقیاس نسبتاً بزرگ (مانند تشکیل آب‌های عمیق با فرورفتن همرفتی) و هم در مقیاس نسبتاً کوچک (مانند تشکیل ستون در زیر یخ). به عنوان مثال منجر می شود). در زمینه صنعتی، عملکرد بسیاری از سیستم‌های مهندسی عمدتاً با رفتار ستون‌ها و جت‌های شناور تعیین می‌شود. به عنوان مثال، (i) در خروجی های دریا، که در آن فاضلاب یا پساب های حرارتی به محیط های دریایی و/یا آب شیرین تخلیه می شود، (ب) در حوضچه های خورشیدی، که در آن جت های شناور تحت واسط های چگالی آزاد می شوند، (iii) در ساختمان ها، جایی که از نظر حرارتی - ستون های تولید شده بر کیفیت هوا و ویژگی های تهویه محیط های معماری تأثیر می گذارند، (IV) در ماشین آلات دوار که در آن از جت سیال برای اهداف خنک کننده استفاده می شود، و (v) در تونل های راه طولانی و راه آهن، که در آن اقدامات ایمنی و تهویه به درک متکی است. رفتار جت های شناور در بسیاری از زمینه های مهندسی و اقیانوس شناسی دیگر، خواص جت ها و ستون ها از اهمیت زیادی برخوردار است.

Challenging problems involvrllg jet and plume phenomena are common to many areas of fundamental and applied scientific research, and an understanding of plume and jet behaviour is essential in many geophysical and industrial contexts. For example, in the field of meteorology, where pollutant dispersal takes place by means of atmospheric jets and plumes formed either naturally under conditions of convectively-driven flow in the atmospheric boundary layer, or anthropogenically by the release of pollutants from tall chimneys. In other fields of geophysics, buoyant plumes and jets are known to play important roles in oceanic mixing processes, both at the relatively large scale (as in deep water formation by convective sinking) and at the relatively small scale (as with plume formation beneath ice leads, for example). In the industrial context, the performances of many engineering systems are determined primarily by the behaviour of buoyant plumes and jets. For example, (i) in sea outfalls, where either sewage or thermal effluents are discharged into marine and/or freshwater environments, (ii) in solar ponds, where buoyant jets are released under density interfaces, (iii) in buildings, where thermally-generated plumes affect the air quality and ventilation properties of architectural environments, (iv) in rotating machinery where fluid jet~ are used for cooling purposes, and (v) in long road and rail tunnels, where safety and ventilation prcedures rely upon an understanding of the behaviour of buoyant jets. In many other engineering and oceanographic contexts, the properties of jets and plumes are of great importance.