Couplage de la vélocimétrie par images de particules en deux temps avec la décomposition en modes propres pour la caractérisation d'un écoulement PDF Download
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Author: Thomas Favelier
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Languages : fr
Pages : 214
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Book Description
L'objet de cette étude est d'utiliser la décomposition en modes propres (POD) pour établir un modèle de la composante déterministe et aléatoire d'un écoulement turbulent présentant une instationnarité à grande échelle pseudo périodique. Une étude expérimentale de l'écoulement bidimensionnel en moyenne en aval d'un cylindre semi-circulaire, par vélocimétrie par image de particules en deux temps (PIV2T) caractérise l'écoulement. Une analyse POD du champ de vitesse permet d'extraire les modes spatiaux et de définir un paramètre de phase décrivant l'instationnarité à grande échelle qui régit la partie déterministe. La modélisation de l'évolution temporelle des coefficients associés aux modes s'effectue par des fonctions soit harmoniques pour la partie déterministe, soit stochastiques pour la partie aléatoire. La modélisation est en accord avec les mesures expérimentales des premiers moments statistiques en un point et des fonctions de corrélation spatio-temporelle du champ de vitesse
Author: Thomas Favelier
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 214
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Book Description
L'objet de cette étude est d'utiliser la décomposition en modes propres (POD) pour établir un modèle de la composante déterministe et aléatoire d'un écoulement turbulent présentant une instationnarité à grande échelle pseudo périodique. Une étude expérimentale de l'écoulement bidimensionnel en moyenne en aval d'un cylindre semi-circulaire, par vélocimétrie par image de particules en deux temps (PIV2T) caractérise l'écoulement. Une analyse POD du champ de vitesse permet d'extraire les modes spatiaux et de définir un paramètre de phase décrivant l'instationnarité à grande échelle qui régit la partie déterministe. La modélisation de l'évolution temporelle des coefficients associés aux modes s'effectue par des fonctions soit harmoniques pour la partie déterministe, soit stochastiques pour la partie aléatoire. La modélisation est en accord avec les mesures expérimentales des premiers moments statistiques en un point et des fonctions de corrélation spatio-temporelle du champ de vitesse
Author: PHILIPPE.. GUIBERT
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Languages : fr
Pages : 190
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Book Description
LA VELOCIMETRIE PAR IMAGES DE PARTICULES (PIV) A FAIT L'OBJET D'UN DEVELOPPEMENT COMPLET AYANT POUR BUT L'ETUDE D'ECOULEMENTS DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR A DEUX TEMPS. ELLE CONSISTE EN UNE ANALYSE D'UNE IMAGE PRISE EN MULTI-EXPOSITIONS. CETTE IMAGE EST REALISEE EN ECLAIRANT PAR UN FEUILLET LUMINEUX (PLAN LASER) DES PARTICULES PREALABLEMENT ENSEMENCEES DANS L'ECOULEMENT. APRES S'ETRE ATTACHE A ENUMERER LES POTENTIALITES DE LA METHODE PAR UNE FORMULATION GENERALE, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES AU TRAITEMENT DE L'INFORMATION. LE DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEL ALGORITHME DE TRAITEMENT (HISTOGRAMME INTERDISTANCE) A ETE COMPARE AVEC LE TRAITEMENT GENERALEMENT UTILISE (AUTOCORRELATION) ET CECI A L'AIDE D'UN PROGRAMME GENERATEUR D'IMAGES SIMULEES. LA MISE EN PLACE DU MATERIEL AINSI QUE L'ECRITURE DE LOGICIELS DE TRAITEMENT PEUVENT ETRE UNE ACCUMULATION DE SOURCES D'ERREURS ; IL A ETE ALORS NECESSAIRE D'EFFECTUER UNE CONFRONTATION ENTRE LES RESULTATS FOURNIS PAR LA PIV ET LES RESULTATS ISSUS DE LA VELOCIMETRIE PAR EFFET DOPPLER. ENFIN, NOUS ABORDONS L'APPLICATION DE LA METHODE AUX ECOULEMENTS DANS LE CYLINDRE D'UN MOTEUR DEUX TEMPS EN STATIQUE ET EN ROTATION. NOUS MONTRONS L'INTERET D'UNE INFORMATION INSTANTANEE ET MOYENNE POUR L'ANALYSE DES PHENOMENES DE FLUCTUATION CYCLIQUE ET TURBULENTE
Author: ERIC.. ROULAND
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Languages : fr
Pages : 200
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LA VELOCIMETRIE PAR INTERCORRELATION D'IMAGES DE PARTICULES (V.I.I.P.) A FAIT L'OBJET D'UN DEVELOPPEMENT COMPLET AYANT POUR BUT L'ETUDE D'ECOULEMENTS DANS UN TUNNEL HYDRODYNAMIQUE. ELLE CONSISTE EN UNE ANALYSE BIDIMENSIONNELLE PAR INTERCORRELATION (CORRELATION-CROISEE) DE DEUX IMAGES PRISES SIMULTANEMENT PAR UN CAPTEUR CCD STANDARD. CES IMAGES SONT OBTENUES EN ECLAIRANT, PAR UN PLAN LASER, DES PARTICULES PREALABLEMENT ENSEMENCEES DANS L'ECOULEMENT. L'ALGORITHME DE CORRELATION-CROISEE A ETE COMPARE AU TRAITEMENT GENERALEMENT UTILISE : L'AUTOCORRELATION, ET CECI A L'AIDE D'UN PROGRAMME GENERATEUR D'IMAGES SIMULEES. CETTE COMPARAISON MONTRE QUE L'INTERCORRELATION D'IMAGES SEPAREES RESOUT A LA FOIS LE PROBLEME DU SIGNE ET DES MESURES DE VITESSE AUTOUR DE ZERO, CELA PERMET DE BENEFICIER D'UNE DYNAMIQUE DE VITESSE MAXIMUM DANS LA FENETRE D'ANALYSE. ELLE MET AUSSI EN EVIDENCE QU'ON PEUT ACCEPTER DES DENSITES DE PARTICULES BEAUCOUP PLUS ELEVEES ET DU MEME ORDRE QUE LA DENSITE UTILISEE POUR LA VISUALISATION PAR TOMOGRAPHIE. ENFIN, NOUS ABORDONS L'APPLICATION DE LA METHODE AUX ECOULEMENTS DANS UN TUNNEL HYDRODYNAMIQUE AUTOUR DE PROFILS IMMERGES (CYLINDRE, HELICE). NOUS MONTRONS QU'EN DEPIT D'UN ENSEMENCEMENT UTILISANT DES MICROBULLES D'AIR DE DIFFERENTS DIAMETRES ET EN FAIBLE CONCENTRATION, LA V.I.I.P. PERMET D'ETUDIER LES ECOULEMENTS PROPRES AU TUNNEL. DANS CE CONTEXTE, LES INFORMATIONS INSTANTANEES, OBTENUES APRES L'UTILISATION DE CRITERES DE VALIDATION DE VECTEURS VITESSE ET L'APPLICATION DE POST-TRAITEMENTS, PERMETTENT AINSI L'ANALYSE DE PHENOMENES DE FLUCTUATION SPATIALE QUI APPARAISSENT PAR EXEMPLE DANS LE SILLAGE D'UN CYLINDRE.
Author: Loïc Jouan De Kervenoael
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Languages : fr
Pages : 90
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L'objectif de cette étude est de valider les mesures prises avec le système de Vélocimétrie par Images de Particules (PIV). Dans ce but, l'écoulement dans une conduite à section rectangulaire est ici étudié. Les résultats de Hussain et Reynolds (1975) et de Moser et al (1999) servent d'éléments de comparaison. Des mesures 2D de la totalité de la hauteur de la conduite furent faites avec le système PIV. Les nombres de Reynolds choisis pour ces mesures sont de 32300 et 42600. Les résultats montrent que l'écoulement observé ne semble pas pleinement développé. Par ailleurs, deux modes d'interrogation d'images sont testés, ainsi qu'une validation locale. Le mode d'interrogation qui donne les meilleurs résultats est la corrélation avec décalage des zones d'interrogation. Cependant, les deux modes d'interrogation, pâtissent de l'effet de " peak-locking ". Les structures turbulentes de petite échelle ne sont pas observées dans cette étude.
Author: Toutou Baila Ndiaye
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Languages : fr
Pages : 136
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Après une étude paramétrique par simulation numérique directe bidimensionnelle, deux configurations de couches de mélange entre une vitesse uniforme et un gradient de vitesse sont identifiées. Ces deux configurations présentent le même gradient de vitesse mais leurs vitesses uniformes sont différentes. Pour réaliser le gradient de vitesse une grille incurvée a été utilisée. Cependant, le paramètre de cisaillement obtenu expérimentalement ne correspondait pas à la valeur théorique annoncée par la littérature. Afin de comprendre l'écart observé entre les modèles de la littérature et la réalité, la transformation d'un écoulement uniforme au travers d'une grille a été étudié par vélocimétrie par image de particules. Dans une première étape l'écoulement aux bords d'une grille inclinée est caractérisé et modèlisé. Dans une deuxième étape la génération d'un écoulement cisaillé constant à partir d'une grille profilée est modèlisé. L'étude expérimentalement par anémomètrie à fils chauds des deux configurations d'écoulements a montré que l'un des deux écoulements se développe plutôt comme une couche de mélange alors que l'autre se présente comme un sillage. Ces deux écoulements sont toutefois particuliers. En effet, la couche de mélange présente une augmentation de la production d'énergie cinétique turbulente au cours de son développement, tandis que le sillage est dissymétrique.
Author: Tuan Linh Nguyen
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Languages : fr
Pages : 214
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Ce travail de recherche est une contribution au développement de la méthode Décomposition Propre Généralisée (PGD) à la résolution de problèmes multiphysiques transitoires couplés à différents temps caractéristiques dédiés à la mécanique des matériaux. Cette méthode se résume à la recherche de solutions d'Equations aux Dérivées Partielles sous forme séparée. L'équation de la chaleur transitoire 2D est tout d'abord traitée. Une technique de maillage adaptatif automatique est proposée afin d'adapter la discrétisation aux différentes zones transitoires de la solution. L'imbrication entre la technique de maillage adaptatif et la PGD est discutée à travers deux types de couplage. Le premier consiste à recalculer la solution PGD sur chaque nouveau maillage à partir de la solution nulle et le second à calculer la solution sur chaque nouveau maillage en conservant les fonctions de base de la solution générées sur le maillage précédent. Le premier couplage apparaît plus performant dans la mesure où peu de modes sont nécessaires pour décrire précisément la solution sur le maillage final. Néanmoins, le second couplage permet de réduire fortement le nombre d'enrichissements cumulé au cours de l'ensemble du procédé de maillage adaptatif. Quel que soit le couplage utilisé, la technique de maillage adaptatif est capable de décrire automatiquement des transitoires localisés. La résolution de l'équation de la chaleur ID transitoire avec une non linéarité dans le terme source est envisagée. Une nouvelle approche couplant la méthode PGD et la Méthode Asymptotique Numérique (MAN) est proposée et testée. Elle permet de résoudre efficacement certaines familles de problèmes transitoires non linéaires. Enfm, deux problèmes multiphysiques multitemps sont traités. Il s'agit d'un partiellement couplé diffusothermique et d'un fortement couplé thermoviscoélastique. La PGD permet de prédire précisément la réponse de ces problèmes multiphysiques pour lesquels les termes de couplage font apparaître des transitoires spécifiques que l'on obtient avec un maillage suffisamment fin. La stratégie de maillage adaptatif associée à la PGD trouve alors tout son sens dans ces situations multitemps fortement couplées. L'association de la technique de maillage adaptatif avec la PGD mène aux mêmes conclusions que dans le cas avec une seule physique. La discussion porte sur deux stratégies de construction des maillages : concaténer les deux maillages temporelles de chaque physique ou adapter indépendamment le maillage de chaque physique. La concaténation des deux maillages permet de converger avec moins d'étapes de maillage adaptatif mais avec des densités de maillage beaucoup plus importantes.
Author: LAURENT.. TARBOURIECH
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Languages : fr
Pages : 189
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LES OBJECTIFS DE CETTE THESE ETAIENT, DANS UN PREMIER TEMPS, DE DEVELOPPER UNE METHODE DE MESURE GLOBALE ET NON INTRUSIVE ADAPTEE AUX GRANDES DIMENSIONS DE LA PLAQUE TOURNANTE CORIOLIS DU LEGI (13 M DE DIAMETRE). DANS UN SECOND TEMPS, IL FALLAIT APPLIQUER CETTE METHODE AU SILLAGE PLAN TURBULENT SOUMIS A LA ROTATION SOLIDE. LA METHODE DEVELOPPEE PERMET DE REALISER DES MESURES DE CHAMPS DE VITESSE A DEUX COMPOSANTES PAR IMAGES DE PARTICULES (PIV). GRACE A LA TRES HAUTE DEFINITION OFFERTE PAR L'ACQUISITION SUR FILM DES IMAGES, NOS MESURES S'ETENDENT SUR PLUSIEURS METRES CARRES AVEC UNE ERREUR THEORIQUE MAXIMUM DE 6%. DE PLUS, NOUS ACQUERONS 250 CHAMPS DE VITESSE CONSECUTIFS GRACE AUXQUELS NOUS ACCEDONS, SOUS CERTAINES CONDITIONS, AUX DONNEES STATISTIQUES DES VITESSES, DE LA VORTICITE ET DE LA DIVERGENCE. DANS LE SILLAGE A NOMBRE DE REYNOLDS ELEVE (RE=5.10#3 ET RE=10#4), LES MESURES PAR PIV MONTRENT QU'AU MOINS DEUX MECANISMES SONT RESPONSABLES DE LA DESTABILISATION DE LA COUCHE CISAILLEE ANTICYCLONIQUE. LE PREMIER SE MANIFESTE PAR L'AUGMENTATION DU MELANGE TURBULENT ET, EN CONSEQUENCE, PAR L'ELARGISSEMENT DU CISAILLEMENT CONSIDERE. LE SECOND EST ACCOMPAGNE PAR UNE FORTE STRUCTURATION TRIDIMENSIONNELLE. NOUS PROPOSONS DE DECRIRE LES EFFETS DE LA ROTATION A L'AIDE D'UN NOMBRE DE ROSSBY TOTALEMENT LOCAL (RO#1=/2) QUI EST LE RAPPORT DE LA VORTICITE VERTICALE MOYENNE SUR LE PARAMETRE DE CORIOLIS. IL SEMBLE QUE LA DESTABILISATION SE MANIFESTE LORSQUE RO#1
Author: Sabah Saleh
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Languages : fr
Pages : 0
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Un important dispositif de velocimetrie par images de particules (piv) a ete developpe. Le principe, la mise en uvre, et les performances de la methode sont decrits en detail. La technique a ete appliquee a la mesure des champs de vitesses locales dans trois types d'ecoulements complexes: ecoulement autour d'un milieu poreux aleatoire, ecoulement dans un milieu poreux aleatoire et thermoconvection naturelle dans un milieu poreux modele
Author: Martín Obligado
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Cette thèse est organisée en deux parties. Après une brève introduction théorique (chapitre 1) et une discussion présentant la soufflerie du LEGI et des techniques expérimentales utilisées (chapitre 2), une première partie étudie les effets individuels des particules dans les écoulements tantôt laminaires et turbulents. Dans une seconde partie je me suis intéressé aux effets collectifs d'une population dense d'inclusions en interaction avec un champ turbulent.Dans le chapitre 3, nous montrons que l'équilibre d'un disque pendulaire faisant face à un écoulement présentant une vitesse moyenne présente un comportement bi-stable et hystérétique. Nous donnons une interprétation simple de ce comportement en termes d'une description par deux puits de potentiel, nécessitant uniquement de connaître la dépendance angulaire du coefficient de trainée normale d'une plaque statique inclinée. Nous étudions l'influence de la turbulence sur l'équilibre du pendule en général et sur la bi-stabilité observée en particulier.La dynamique des objets tractés dans un environnement fluide est d'intérêt pour de nombreuses situations pratiques. Les chapitres 4,5 et 6 concernent l'étude expérimentale de l'équilibre et de la stabilité de la trajectoire d'une sphère tractée à vitesse constante. Dans le chapitre 4, nous avons vu que le sillage d'une sphère peut produire un mouvement hélicoïdal d'une sphère remorqué par un fil. Nous avons constaté qu'il existe un nombre de Reynolds (défini avec le diamètre de la particule et la vitesse moyenne de l'écoulement) particulier pour activer cette motion instable. Une trajectoire en trois dimensions est reconstruite avec un dispositif expérimental extrêmement simple, utilisé pour la caractérisation de la forme de la trajectoire des particules. Dans le chapitre 5, nous étudions expérimentalement l'équilibre et la stabilité de la trajectoire d'une sphère remorqué à une vitesse constante dans la avec un rapport longueur - diamètre sans précédent. En ce chapitre, nous étudions les instabilités développées dans le fil pour un écoulement laminaire. Diffèrent types d'instabilités ont été trouvés dans cette expérience. Dans le chapitre 6, le même système est étudié, mais l'écoulement environnant est turbulent. Nous nous concentrons sur la comparaison entre la dynamique turbulente de la sphère tractée et d'une sphère librement advectèe. Nos résultats sont en accord avec un scénario de filtrage résultant du temps de réponse visqueuse d'une particule d'inertie dont la dynamique est couplée au fluide environnant par la force de traînée. Une caractéristique frappante des écoulements turbulents chargés de particules inertielles est la concentration préférentielle qui conduit à de très fortes hétérogénéités du champ de concentration en particules à différentes échelles. Les diagrammes de Voronoi ont été utilisés pour caractériser quantifier ce phénomène.En ce qui concerne les effets collectifs, trois écoulements différents ont été étudiés : bulles d'air (particules moins denses que le fluide, avec une taille de l'ordre de l ́échelle de Kolmogorov) dans un canal a eau (chapitre 7), des particules solides légèrement plus denses que le fluide et diamètre supérieur à l ́échelle de Kolmogorov dans une écoulement de von Kármán (chapitre 8) et gouttelettes d'eau dans la soufflerie (chapitre 9) ; de particules beaucoup plus denses que le fluide et diamètre inférieur à l'échelle de Kolmogorov. Enfin, nous proposons une nouvelle méthode de reconstruction des champs de concentration des particules dans les expériences par analogie avec le fonctionnement des caméras linéaire, et en exploitant l'hypothèse de Taylor dans la soufflerie. Cette nouvelle approche nous permet de reconstruire des champs de particules de plusieurs mètres de long. Ces champs permettent d'analyser la formation des superclusters. Nous montrons en effet que les clusters tendent eux-mêmes à s'organiser en superclusters (amas d'amas).
Author: Horst Bleckmann
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 364241446X
Category : Science
Languages : en
Pages : 558
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Book Description
In this book, leading scientists in the fields of sensory biology, neuroscience, physics and engineering explore the basic operational principles and behavioral uses of flow sensing in animals and how they might be applied to engineering applications such as autonomous control of underwater or aerial vehicles. Although humans possess no flow-sensing abilities, countless aquatic (e.g. fish, cephalopods and seals), terrestrial (e.g. crickets and spiders) and aerial (e.g. bats) animals have flow sensing abilities that underlie remarkable behavioral feats. These include the ability to follow silent hydrodynamic trails long after the trailblazer has left the scene, to form hydrodynamic images of their environment in total darkness, and to swim or fly efficiently and effortlessly in the face of destabilizing currents and winds.
