Etude de L'influence Du Nombre de Reynolds Sur L'organisation de la Turbulence de Paroi PDF Download
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Author: Sophie Herpin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 180
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Book Description
This work is an experimental study of the influence of the Reynolds number on the characteristics of the streamwise and spanwise vortices in near-wall turbulence. Stereo-PIV measurements in streamwise/wall-normal and spanwise/wall-normal planes of turbulent boundary layer flow are conducted in the LTRAC water-tunnel and LML wind-tunnel at six Reynolds numbers comprised between $Re_\theta=1300$ and $Re_\theta=18950$. The measurements feature good spatial resolution and low measurement uncertainty."The database is validated through an analysis of some single-points statistics (mean and RMS velocity, PDF of the fluctuations), and of the power spectra, compared with reference profiles from theory, hot-wire"measurements and DNS data. A coherent structure detection is then undertaken on the SPIV database, as well as on a DNS dataset at $Re_\tau=950$. The detection is based on a fit of an Oseen vortex to the velocity field surrounding extrema of 2D swirling strength. The wall-normal evolution of some statistical quantities (mean, RMS, PDF) of the vortex characteristics (radius, vorticity, circulation, convection velocity...) is analyzed, using two different scalings: the wall-unit scaling and the Kolmogorov scaling. In wall-unit scaling, a good universality in Reynolds numbers is observed in the near-wall and logarithmic region, but some Reynolds number effects are visible in the outer region of the flow. In contrast, the Kolmogorov scaling was found to be universal both in Reynolds number and wall-normal distance across the three regions investigated. Finally, the results obtained are interpreted in terms of vortices generation mechanisms.
Author: Sophie Herpin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 180
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Book Description
This work is an experimental study of the influence of the Reynolds number on the characteristics of the streamwise and spanwise vortices in near-wall turbulence. Stereo-PIV measurements in streamwise/wall-normal and spanwise/wall-normal planes of turbulent boundary layer flow are conducted in the LTRAC water-tunnel and LML wind-tunnel at six Reynolds numbers comprised between $Re_\theta=1300$ and $Re_\theta=18950$. The measurements feature good spatial resolution and low measurement uncertainty."The database is validated through an analysis of some single-points statistics (mean and RMS velocity, PDF of the fluctuations), and of the power spectra, compared with reference profiles from theory, hot-wire"measurements and DNS data. A coherent structure detection is then undertaken on the SPIV database, as well as on a DNS dataset at $Re_\tau=950$. The detection is based on a fit of an Oseen vortex to the velocity field surrounding extrema of 2D swirling strength. The wall-normal evolution of some statistical quantities (mean, RMS, PDF) of the vortex characteristics (radius, vorticity, circulation, convection velocity...) is analyzed, using two different scalings: the wall-unit scaling and the Kolmogorov scaling. In wall-unit scaling, a good universality in Reynolds numbers is observed in the near-wall and logarithmic region, but some Reynolds number effects are visible in the outer region of the flow. In contrast, the Kolmogorov scaling was found to be universal both in Reynolds number and wall-normal distance across the three regions investigated. Finally, the results obtained are interpreted in terms of vortices generation mechanisms.
Author: Jean Ovadia
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 88
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Book Description
Author: Amaury Deldicque
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 176
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Book Description
Différents écoulements turbulents de Couette-Poiseuille à faibles nombres de Reynolds ont été caractérisés par anémométrie à fil chaud. Cette étude a permis d'observer une augmentation monotone de l'énergie turbulente avec la diminution du rapport de la vitesse de débit à la vitesse de bande, contrairement à ce qui était suppose jusqu'alors. Une forte influence du nombre de Reynolds sur la longueur d'établissement de ces écoulements a été remarquée. L'utilisation d'un modèle aux tensions de Reynolds, validé avec succès sur les mesures disponibles, a permis d'étudier en détail l'influence du nombre de Reynolds sur ces écoulements. Une analyse asymptotique a ensuite été entreprise. L'approche à 2 couches utilisée a précisé l'intérêt qu'il y a à interpréter les profils turbulents en terme de solutions composites. Par cette approche simple, des solutions internes universelles ont été mises en évidence. On peut à priori y accéder directement en étudiant un écoulement de Couette pur turbulent.
Author: Michel Prud'homme
Publisher: Presses inter Polytechnique
ISBN: 9782553014079
Category : Science
Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la branche la plus complexe de la mécanique des fluides. L'ouvrage Eléments de turbulence propose un exposé complet du sujet tout en étant concis. Il vise à combler une lacune en présentant dans un texte unifié un ensemble de concepts et d'équations que l'on trouve épars dans des traités ou des articles de périodique souvent inaccessibles pour les non-spécialistes. Le livre s'adresse en premier lieu aux étudiants des cycles supérieurs qui abordent cette discipline après avoir suivi un premier cours de mécanique des fluides. Les ingénieurs praticiens désirant parfaire leurs connaissances y trouveront également une source de renseignements très utile. Dans les deux premiers chapitres, l'auteur se penche sur la transition vers la turbulence, les échelles, l'approche statistique et les hypothèses de fermeture courantes. Les chapitres suivants traitent des solutions de similitude classiques des équations de transport en conduite et en écoulement libre, du raccordement des profils entre les régions de la paroi et du défaut de vitesse, de la turbulence homogène, de l'approche spectrale et des méthodes expérimentales. Outre la présentation théorique, l'ouvrage comporte de nombreux graphiques et illustrations, douze exercices et soixante-quatorze problèmes. [Source : 4e de couv.]
Author: Samuel Demare
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 278
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Book Description
DES TECHNIQUES DE TRAITEMENT DE SIGNAUX OBTENUS A PARTIR DE L'ANEMOMETRIE A FILS CHAUDS SONT MISES EN UVRE AFIN DE CARACTERISER LES STRUCTURES DE LA TURBULENCE PRESENTES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT PLEINEMENT DEVELOPPE ENTRE DEUX PAROIS PARALLELES LISSES OU RUGUEUSES. DANS UN PREMIER TEMPS, L'ARSENAL CLASSIQUE UTILISANT LES METHODES CONVENTIONNELLES A ETE MIS EN UVRE (MOMENTS, ANALYSE SPECTRALE. DANS UN SECOND TEMPS, UNE APPROCHE FONDEE SUR LES METHODES CONDITIONNELLES A ETE INTRODUITE ET A PERMIS EN PARTICULIER D'EXTRAIRE LA PARTIE COHERENTE DU SIGNAL ET DE L'ANALYSER. LES INFORMATIONS PARTIELLES FOURNIES PAR CHACUNE DE CES TECHNIQUES SONT MISES EN RELATION LES UNES PAR RAPPORT AUX AUTRES POUR ABOUTIR A UNE VISION PLUS COMPLETE DES PHENOMENES ET METTENT EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES RUGOSITES DE TYPE K SUR LES STRUCTURES DE LA TURBULENCE. DES DIFFERENCES ENTRE LES ECOULEMENTS SE DEVELOPPANT SUR PAROIS LISSES ET CEUX SE DEVELOPPANT SUR PAROIS RUGUEUSES APPARAISSENT NON SEULEMENT AU VOISINAGE DE LA PAROI MAIS AUSSI DANS LA REGION CENTRALE DE L'ECOULEMENT REMETTANT EN CAUSE L'HYPOTHESE DE SIMILITUDE DE TOWNSEND. DIFFERENTS ALGORITHMES DE DETECTION DES STRUCTURES COHERENTES (MODUL, VITA, WAG, TERA, ANALYSE DES QUADRANTS) AINSI QU'UNE NOUVELLE METHODE FONDEE SUR LA TRANSFORMEE EN ONDELETTES ONT ETE UTILISEES AFIN D'EVALUER LE TEMPS MOYEN ENTRE BURSTS QUI, ASSOCIE AUX VARIABLES, FORME UN GROUPEMENT ADIMENSIONNEL DONT LA VALEUR NE DEPEND PAS DU NOMBRE DE REYNOLDS, POUR LA GAMME DES NOMBRES CONSIDERES, AUSSI BIEN SUR PAROIS LISSES QUE SUR PAROIS RUGUEUSES. CE GROUPEMENT TRADUIT L'INTERACTION EXISTANT ENTRE LES REGIONS INTERNES ET EXTERNES DE L'ECOULEMENT. CEPENDANT, LA POSSIBILITE QUE LES GROUPEMENTS UTILISANT LES VARIABLES INTERNES NE DEPENDENT PAS DU NOMBRE DE REYNOLDS N'EST PAS A EXCLURE LORSQUE CE DERNIER EST SUFFISAMMENT ELEVE. BIEN QUE DES DIFFERENCES SUR LA NATURE ET L'INTENSITE DES BURSTS PUISSENT EXISTER ENTRE LES PAROIS LISSES ET RUGUEUSES, LES RESULTATS OBTENUS SUGGERENT QUE LE PROCESSUS DE BURSTING EST CONTROLE PAR UN MECANISME SIMILAIRE POUR LES DEUX TYPES D'ECOULEMENT.
Author: Thibault Harribey
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 208
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Lorsqu’une sonde rentre dans l’atmosphère à une vitesse hypersonique, le bouclier thermique reçoit plusieurs centaines de MW.m−2. Ce flux est absorbé par la paroi (composite C/C) grâce à des réactions physico-chimiques (oxydation, sublimation, etc.). Les expériences de jet de plasma révèlent que cette perte de matière s’accompagne de l’apparition de rugosités spécifiques lorsque le régime de l’écoulement est turbulent. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de caractériser, à la plus petite échelle de la turbulence (échelle de Kolmogorov), l’interaction entre l’écoulement turbulent et une paroi ablatable afin de mieux évaluer la formation de ces rugosités. La première phase de ce travail a ainsi consisté en la validation physique des phénomènes turbulents simulés, d’abord en configuration périodique puis en présence de surfaces de blocage pariétal. Pour cela, nous avons développé et adapté à une configuration de présence de paroi, une méthode de forçage spectral de la turbulence dont nous validons l’implémentation. Pour cela, un traitement statistique des résultats a été élaboré pour prendre en compte le caractère aléatoire de la turbulence. L’étude de l’évolution structurelle du matériau ablaté, couplé à un champ de vitesse turbulent, démontre alors l’influence du nombre de Reynolds de turbulence et de la taille des structures porteuses d’énergie, sur la vitesse de récession de la paroi et les motifs rugueux observés.
Author: Lual Jervase
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Languages : fr
Pages : 235
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Book Description
Cette étude constitue une contribution à la modélisation des écoulements de parois par voie de simulation numérique. L'approche générale adoptée relève avant tout de l'analyse phénoménologique et débouche sur une démarche de modélisation, dans le cadre d'une fermeture au second ordre, en deux étapes. La première étape consiste à dégager les spécificités de la turbulence pariétale en distinguant plusieurs effets dans l'influence exercée par une paroi solide sur la turbulence. Ces effets sont au nombre de trois : le blocage, l'action de la viscosité et celle du cisaillement moyen. Il ressort principalement de l'analyse que l'existence d'un effet d'impact sur la paroi entraîne un transfert d'énergie intercomposante qui est modéré par la viscosité et qui s'effectue au détriment de la contrainte normale à la paroi. Ensuite, le processus de retour a l'isotropie est inhibé à l'approche de la paroi. Enfin, l'existence du cisaillement moyen inhomogene, qui a un effet isotropisant sur les contraintes turbulentes, rend l'hypothèse " de l'approximation locale " inapplicable en turbulence de paroi. La seconde étape du travail est relative à la construction d'un modèle de fermeture qui prend en compte l'ensemble de ces spécificités a partir d'une forme linéaire " à grand nombre de Reynolds de turbulence ". Les résultats de calculs d'écoulements cisaillés simples (dont la couche limite) montrent que la qualité de prédiction d'une schématisation linéaire peut égaler celle de schématisations d'ordre plus élevé.
Author: Johan Carlier
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 400
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Book Description
La couche limite turbulente de plaque plane à grand nombre de Reynolds est étudiée avec des mesures de vitesses issues de l'anémométrie à fils chauds et de la Vélocimétrie par Images de Particules. Dans un premier temps, les principales quantités statistiques de l'écoulement sont determinées pour différents nombres de Reynolds en fonction de la distance à la paroi à partir des séquences temporelles des mesures de l'anémométrie à fils chauds. Il s'agit de quantités statistiques en un point, telles que la vitesse moyenne, le tenseur de Reynolds et les densités de probabilité, ainsi que de quantités statistiques en deux points, telles que les corrélations temporelles et les densités spectrales de puissance. Dans un second temps, les principales structures cohérentes de l'écoulement sont identifiées et quantifiées à l'aide des mesures spatiales de la Vélocimétrie par Images de Particules. Il s'agit des structures tourbillonnaires, des "sweeps", des "éjections", des "streaks" et des bouffées turbulentes. Les corrélations spatiales et la Décomposition Orthogonale Propre confirment la présence de ces structures cohérentes. La morphologie mathématique apporte des informations sur leur échelle, leur forme, leur poids et leurs éventuelles interrelations qui organisent la turbulence de paroi.
Author: Aamir Shabbir
Publisher:
ISBN:
Category : Reynolds stress
Languages : en
Pages : 34
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Book Description
Author: Alexandre Favre
Publisher:
ISBN:
Category : Fluid mechanics
Languages : fr
Pages : 438
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