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@PhDThesis{Vargas:2021:StChCo,
               author = "Vargas, Maycol Marcondes",
                title = "Stability characteristics of compressible binary planar jets",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2021",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2019-12-03",
             keywords = "LST, PSE, hidrodynamic stability, instability, jet, estabilidade 
                         hidrodin{\^a}mica, instabilidade, jato.",
             abstract = "The present work investigates the stability of compressible binary 
                         planar jets. Different from a homogeneous jet, where a single 
                         chemical species is present, the binary jet may have strong 
                         density gradients due to the choice of the chemical species 
                         considered in each stream. The work is divided in two parts. The 
                         first part consists of the analysis of stability using linear 
                         stability theory. The goal is to identify the possible instability 
                         modes for simple and co-flowing jets and investigate the effect of 
                         density gradients on the flow structure, growth rates, unstable 
                         frequency range and disturbance phase speed for each mode. The 
                         effect of species concentration on free shear layer stability has 
                         been reported previously in the literature, but detailed 
                         comparisons between stability modes and characteristics for a 
                         range of density ratios typical of oxygen and hydrogen mixtures as 
                         well as the identification of inner and outer sinuous and varicose 
                         modes are new. For the co-flowing jet four different modes are 
                         found, the inner and outer shear layers both have sinuous and 
                         varicose modes. Both for the sinuous and varicose modes the simple 
                         jet is more unstable when the fluid with the highest density is at 
                         the inner jet, with amplification rates twice as high as the 
                         lowest density ratio considered, but the range of unstable 
                         frequencies can be four times lower. The sinuous mode is less 
                         dispersive than the varicose and the disturbance speeds may vary 
                         by one order of magnitude with density ratio. For coflowing jets 
                         the external mode is up to seven times more unstable, but this is 
                         due to the choice of the velocity ratio considered. For the inner 
                         mode the density gradient has a stabilizing effect, regardless of 
                         which specie is present at the center of the jet. The co-flowing 
                         jet is more dispersive, except for the varicose inner mode. The 
                         variation of phase speed with density gradient is not as strong as 
                         in the simple jet. The second part of the work is the study of 
                         stability by use of parabolized stability equations (PSE). The 
                         Parabolyzed Stability Equations (PSE) results are obtained for a 
                         simple planar jet consisting of only one gas. Initial conditions 
                         for the PSE are obtained from the Linear Stability Theory (LST) 
                         numerical code used in the first part. Results of this analysis 
                         are reduced due to the early stages of numerical code. RESUMO: O 
                         trabalho atual investiga a estabilidade de jatos 
                         compress{\'{\i}}veis simples e bin{\'a}rios. Diferente de um 
                         jato homog{\^e}neo, onde uma {\'u}nica esp{\'e}cie est{\'a} 
                         presente, no jato bin{\'a}rio fortes gradientes podem estar 
                         presentes na massa espec{\'{\i}}fica devido a diferentes 
                         esp{\'e}cies consideradas nos jatos. O trabalho {\'e} dividido 
                         em duas partes. A primeira parte trata da an{\'a}lise de 
                         estabilidade com uso da teoria linear. O objetivo {\'e} 
                         identificar os modos inst{\'a}veis para a 
                         configura{\c{c}}{\~a}o de jato simples e de jato composto 
                         (co-flowing), tamb{\'e}m estudar o efeito de gradientes de 
                         fra{\c{c}}{\~a}o m{\'a}ssica na estrutura do escoamento, a taxa 
                         de amplifica{\c{c}}{\~a}o, faixas inst{\'a}veis de 
                         frequ{\^e}ncia e velocidade de fase para cada modo. O efeito da 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o de esp{\'e}cies no escoamento livre 
                         {\'e} documentado previamente na literatura, mas 
                         compara{\c{c}}{\~o}es detalhadas entre modos de estabilidade e 
                         caracter{\'{\i}}sticas para uma faixa de raz{\~o}es de massa 
                         espec{\'{\i}}fica t{\'{\i}}picas de misturas de oxig{\^e}nio 
                         e hidrog{\^e}nio, assim como a identifica{\c{c}}{\~a}o de modos 
                         internos, externos, sinuoso e varicoso {\'e} novo. Para o jato 
                         complexo (co-flowing), quatro modos diferentes s{\~a}o 
                         encontrados, as camadas cisalhantes internas e externas possuem 
                         ambas modos varicosos e sinuosos. Para ambos os modos, sinuoso e 
                         varicoso, o jato simples {\'e} mais inst{\'a}vel quando o fluido 
                         mais denso est{\'a} no jato interno, com taxas de 
                         amplifica{\c{c}}{\~a}o duas vezes maiores comparadas com a 
                         raz{\~a}o com menor densidade, mas com a faixa de frequ{\^e}ncia 
                         inst{\'a}veis pode ser quatro vezes menos. O modo sinuoso {\'e} 
                         menos dispersivo que o varicoso e a velocidade das 
                         perturba{\c{c}}{\~o}es pode variar em uma ordem de magnitude com 
                         a raz{\~a}o de massa espec{\'{\i}}fica. Para o jato co-fluente, 
                         o modo externo {\'e} at{\'e} sete vezes mais inst{\'a}vel, mas 
                         isso {\'e} devido a escolha da raz{\~a}o de velocidade. Para o 
                         modo interno, o gradiente de massa espec{\'{\i}}fica tem um 
                         efeito estabilizante, independente de qual esp{\'e}cie estiver no 
                         centro do jato. O jato complexo, {\'e} mais dispersivo, exceto 
                         para o modo interno varicoso. A varia{\c{c}}{\~a}o da velocidade 
                         de fase com o gradiente de massa espec{\'{\i}}fica n{\~a}o 
                         {\'e} t{\~a}o forte como no jato simples. A segunda parte {\'e} 
                         o desenvolvimento e estudo de estabilidade usando 
                         equa{\c{c}}{\~o}es parabolizadas. Os resultados das 
                         Equa{\c{c}}{\~o}es de Estabilidade Parabolizadas (PSE) s{\~a}o 
                         obtidos para o jato simples considerando somente um g{\'a}s. As 
                         condi{\c{c}}{\~o}es iniciais para o Equa{\c{c}}{\~o}es de 
                         Estabilidade Parabolizadas (PSE) s{\~a}o obtidas usando o 
                         c{\'o}digo da primeira parte, que faz uso da Teoria de 
                         Estabilidade Linear(LST). Resultados obtidos com essa an{\'a}lise 
                         s{\~a}o escassos, devido ao c{\'o}digo n{\~a}o estar totalmente 
                         desenvolvido.",
            committee = "Mendon{\c{c}}a, M{\'a}rcio Teixeira de (presidente/orientador) 
                         and Costa, Fernando de Souza and Dourado, Wladimyr Mattos da Costa 
                         and Trevisan, Bruno Peruchi and Souza, Oberdan Miguel Rodrigues 
                         de",
         englishtitle = "Caracter{\'{\i}}sticas de estabilidade de jatos planares 
                         bin{\'a}rios",
             language = "en",
                pages = "104",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3UQ4H4E",
                  url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3UQ4H4E",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "26 abr. 2024"
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