Instrumentation Lagrangienne en Turbulence PDF Download
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Author: Yoann Gasteuil
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 195
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Book Description
Le but de ce travail de thèse est l'étude expérimentale de la turbulence du point de vu lagrangien. Pour ce faire, nous avons développé une nouvelle technique de mesure. Nous avons mis au point des sondes instrumentés, enfermées dans coquilles sphériques de 1.5-2 cm de diamètre. Elles comprennent une pile, un circuit électronique, des capteurs et une liaison radiofréquence pour la récupération de données. L'ensemble est de la même densité que le fluide environnant (eau). Le premier instrument mesure la température et a été utilisé dans la convection de Rayleigh-Bénard. Nous avons obtenu une vision inédite du rôle des panaches thermiques dans le transport de chaleur. Afin d'étudier les forces imposées sur un objet advecté par un fluide turbulent, nous avons développé un second instrument, mesurant l'accélération tridimensionnelle subie par la sonde. Des mesures ont été effectuées dans des écoulements de von Kármán ainsi que dans un écoulement de Couette sphérique de grande taille à l'université du Maryland. Ces études soulèvent la question de la dynamique à six degrés de liberté - rotation et translation - d'une sphère advectée dans un écoulement turbulent. Ces propriétés ont été étudiées par un suivi optique de position et d'orientation. La dynamique de translation est étonnamment proche de celle d'un traceur lagrangien et la dynamique angulaire présente une intermittence très importante.
Author: Yoann Gasteuil
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 195
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Book Description
Le but de ce travail de thèse est l'étude expérimentale de la turbulence du point de vu lagrangien. Pour ce faire, nous avons développé une nouvelle technique de mesure. Nous avons mis au point des sondes instrumentés, enfermées dans coquilles sphériques de 1.5-2 cm de diamètre. Elles comprennent une pile, un circuit électronique, des capteurs et une liaison radiofréquence pour la récupération de données. L'ensemble est de la même densité que le fluide environnant (eau). Le premier instrument mesure la température et a été utilisé dans la convection de Rayleigh-Bénard. Nous avons obtenu une vision inédite du rôle des panaches thermiques dans le transport de chaleur. Afin d'étudier les forces imposées sur un objet advecté par un fluide turbulent, nous avons développé un second instrument, mesurant l'accélération tridimensionnelle subie par la sonde. Des mesures ont été effectuées dans des écoulements de von Kármán ainsi que dans un écoulement de Couette sphérique de grande taille à l'université du Maryland. Ces études soulèvent la question de la dynamique à six degrés de liberté - rotation et translation - d'une sphère advectée dans un écoulement turbulent. Ces propriétés ont été étudiées par un suivi optique de position et d'orientation. La dynamique de translation est étonnamment proche de celle d'un traceur lagrangien et la dynamique angulaire présente une intermittence très importante.
Author: Peter A. Davidson
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 0521769442
Category : Science
Languages : en
Pages : 450
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Book Description
Leading experts summarize our current understanding of the fundamental nature of turbulence, covering a wide range of topics.
Author: Thomas von Larcher
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118855930
Category : Science
Languages : en
Pages : 383
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Book Description
Modeling Atmospheric and Oceanic Flows: Insights from Laboratory Experiments and Numerical Simulations provides a broad overview of recent progress in using laboratory experiments and numerical simulations to model atmospheric and oceanic fluid motions. This volume not only surveys novel research topics in laboratory experimentation, but also highlights recent developments in the corresponding computational simulations. As computing power grows exponentially and better numerical codes are developed, the interplay between numerical simulations and laboratory experiments is gaining paramount importance within the scientific community. The lessons learnt from the laboratory–model comparisons in this volume will act as a source of inspiration for the next generation of experiments and simulations. Volume highlights include: Topics pertaining to atmospheric science, climate physics, physical oceanography, marine geology and geophysics Overview of the most advanced experimental and computational research in geophysics Recent developments in numerical simulations of atmospheric and oceanic fluid motion Unique comparative analysis of the experimental and numerical approaches to modeling fluid flow Modeling Atmospheric and Oceanic Flows will be a valuable resource for graduate students, researchers, and professionals in the fields of geophysics, atmospheric sciences, oceanography, climate science, hydrology, and experimental geosciences.
Author: Delphine Chareyron
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Category :
Languages : fr
Pages : 202
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Cette thèse est centrée sur le développement d’outils expérimentaux permettant de mieux caractériser l’étude du couplage entre l’évaporation de gouttelettes et un écoulement turbulent gazeux environnant. Dans notre étude on cherche à se placer dans un régime de couplage fort entre les gouttelettes évaporantes et la turbulence. Dans ce régime peu renseigné dans la littérature, les gouttelettes se trouvent dans un régime intermédiaire entre le régime de traceur et le régime inertiel. Dans un premier temps nous présentons un dispositif expérimental capable de générer une turbulence homogène isotrope avec de fortes fluctuations de vitesse, ainsi que la réalisation de l’injection de gouttelettes initialement monodisperses. Puis, l’instrumentation Lagrangienne développée (en collaboration avec le laboratoire Hubert Curien de St Etienne) : l’holographie numérique en ligne, est ensuite testée et validée pour un fluide non évaporant. Une méthode de tracking des gouttelettes a été mise au point afin de reconstruire les trajectoires des gouttelettes dans le volume turbulent homogène isotrope. La précision obtenue sur les diamètres (2% pour des gouttes de 60 μm) vient complètement valider cette métrologie pour l’étude de l’évaporation. Les premiers résultats obtenus avec des gouttelettes évaporantes de fréon R114 font apparaître la visualisation, à notre connaissance inédite, des sillages évaporants. Une première reconstruction de trajectoire avec l’évolution du diamètre de la goutte au cours du temps est enfin présentée.
Author: NICOLAS.. MORDANT
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 204
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LE BUT DE CETTE THESE EST L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA TURBULENCE DU POINT DE VUE LAGRANGIEN. ON CHERCHE DONC A SUIVRE UNE PARTICULE DE FLUIDE PENDANT UN TEMPS SUPERIEUR AU TEMPS CARACTERISTIQUE DES GRANDES ECHELLES. POUR CE FAIRE, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE NOUVELLE TECHNIQUE DE MESURE DE VITESSE LAGRANGIENNE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT A HAUT NOMBRE DE REYNOLDS. LE PRINCIPE CHOISI EST BASE SUR L'UTILISATION DE L'EFFET DOPPLER D'UNE ONDE ULTRASONORE MONOCHROMATIQUE DIFFUSEE PAR UNE PETITE PARTICULE SOLIDE. LE SIGNAL DIFFUSE EST RECU PAR UN RESEAU DE RECEPTEURS ET MIS EN FORME PAR UNE ELECTRONIQUE RAPIDE ET ULTRA FAIBLE BRUIT CONCUE SPECIALEMENT AU COURS DE CE TRAVAIL. POUR EXTRAIRE LA MODULATION DE FREQUENCE DUE A LA VITESSE, NOUS AVONS DEVELOPPE UN ALGORITHME D'ESTIMATION SPECTRALE BASE SUR UNE METHODE DE MAXIMUM DE VRAISEMBLANCE APPROCHE COUPLE A UN FILTRE DE KALMAN. NOUS AVONS AINSI ACCES A LA VITESSE LAGRANGIENNE SUR DES ECHELLES TEMPORELLES ENGLOBANT LE REGIME INERTIEL ET LES GRANDES ECHELLES DE L'ECOULEMENT. LE CHAMP DE VITESSE EST GAUSSIEN A DECORRELATION TEMPORELLE EXPONENTIELLE. ON OBTIENT AINSI UN SPECTRE TEMPOREL A DECROISSANCE CONFORME A LA PREDICTION DE LA THEORIE DE KOLMOGOROV 41. LE REGIME INERTIEL LAGRANGIEN SE PROLONGE JUSQU'A DES ECHELLES TEMPORELLES INFERIEURES AU TEMPS DE KOLMOGOROV. ON OBSERVE UNE INTERMITTENCE LAGRANGIENNE PLUS INTENSE (EN TERMES DE COURBURE DES EXPOSANTS DE STRUCTURE) QUE POUR LE CHAMP EULERIEN ET DONT L'INTENSITE NE PEUT ETRE REPRODUITE PAR LE MODELE USUEL BASE SUR LA DISSIPATION. CETTE INTERMITTENCE EST LIEE A L'EXISTENCE DE CORRELATIONS TEMPORELLES TRES LONGUES DE LA VALEUR ABSOLUE DES INCREMENTS TEMPORELS DE VITESSE.
Author: NAJET.. ZOUARI
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Languages : fr
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UN CHAMP DE TURBULENCE BIDIMENSIONNELLE EST CARACTERISE PAR TROIS ELEMENTS DE BASE: LES STRUCTURES COHERENTES OU LA ROTATION DOMINE, UN PREMARECAGE TURBULENT A LA PERIPHERIE DES TOURBILLONS QUI EST DOMINE PAR LES DEFORMATIONS ET, ENFIN, UN MARECAGE CONSTITUE PAR LE MILIEU RESIDUEL ENTRE LES TOURBILLONS OU LA ROTATION EQUILIBRE LA DEFORMATION. DANS LE CADRE DE CETTE TOPOGRAPHIE NOUS ETUDIONS LES COMPORTEMENTS STATISTIQUES DE LA DISPERSION LAGRANGIENNE AUX DIFFERENTES ECHELLES D'ESPACE ET DE TEMPS EN CONSIDERANT DEUX POINTS ESSENTIELS: I) LES LIMITES DE TOLERANCE DES APPROCHES PUREMENT EULERIENNES; II) LES OUVERTURES FAVORISEES PAR LES ANALYSES LAGRANGIENNES. NOUS PROPOSONS UNE MODELISATION QUI PERMET DE CARTOGRAPHIER LA VALEUR ASYMPTOTIQUE A GRANDE ECHELLE DU COEFFICIENT DE DISPERSION ABSOLUE DANS LE CAS NON HOMOGENE ET QUI COMPLETE CELLE DEJA EXISTANTE DANS LE CAS HOMOGENE 2-D. LA DISPERSION RELATIVE DANS LES CASCADES D'ENSTROPHIE ET D'ENERGIE EST ENSUITE ETUDIEE ANALYTIQUEMENT ET A L'AIDE DES EXPERIENCES NUMERIQUES. NOUS NOUS INTERESSONS EN PARTICULIER A SES COMPORTEMENTS STATISTIQUES DANS LE DOMAINE INERTIEL DE LA CASCADE D'ENERGIE ET ANALYSONS LES CONDITIONS D'OBSERVATIONS DE LA LOI AUTO-SIMILAIRE DE RICHARDSON. NOUS MONTRONS QU'IL EXISTE DES ZONES PRIVILEGIEES D'AFFLUENCE PARTICULAIRE AU SEIN DESQUELLES LES PREDICTIONS AUTO-SIMILAIRES SONT MIEUX VERIFIEES ET QUI SONT DES SIEGES DE MECANISME DE CASCADE INVERSE. NOUS PROPOSONS, ENFIN, UNE NOUVELLE FORMULATION DE LA LOI DE RICHARDSON DANS LA CASCADE D'ENERGIE D'UNE TURBULENCE BIDIMENSIONNELLE
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Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 232
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Author: Emeric Durozoy
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Languages : en
Pages : 0
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In this thesis, we describe a new cryogenic apparatus (called CryoLEM) used to study rotating helium II (or superfluid) flows by visualization of solid deuterium particles. Rotating helium II is a canonical flow that produces an organized and regular quantum vortex array.The CryoLEM is an experimental device whose implementation was completed during this thesis. Thus, the start-up and use protocols have been established, and the first tests in real conditions have been carried out. These tests allowed us to characterize the performance of the cryostat and to better understand the formation of solid deuterium particles. While the long term objective is to perform 3D particle motion measurements, we remained focused on performing 2D measurements in a plane containing the axis of. To perform Lagrangian particle tracking, an algorithm has been entirely written based on existing techniques.This cryostat was first used to study the transient regimes that occur during particle injections, and after the start (or stop) of the rotation of the device, in order to estimate their characteristic times and compare it to the Ekman time, and an empirical time constant obtained by Tsakadze & Tsakadze. After a particle injection, a time proportional to the cryostat rotation rate must elapse to recover a steady state. For the spin-up problem, we found a very good agreement with an Ekman time based on the circulation quantum. In spin-down, a qualitative agreement with the Tsakadze model is found. This then allowed us to work with stationary data.During the stationary rotation of helium II an oscillating movement of the particles with an amplitude of the order of a millimetre is observed. We are not able to relate the amplitude of these oscillations to any of the physical parameters that we measured. Nevertheless, these oscillations are not observed in helium I (normal liquid), which shows the fundamentally different nature of these two fluids, and motivates further studies.Finally, a turbulent helium II flow caused by a counter-rotating turbine in the rotating CryoLEM has been studied. We have characterized this relatively simple flow, and understood the scalings of its physical parameters thanks to an energy balance between injection and dissipative mechanisms. We have defined a serie of surrogates to estimate the energy dissipation rate in this quantum turbulent and anisotropic flow. They use first to third order statistical quantities based on velocity increments. All these measurements lead to a coherent scaling of the dissipation rate as the cube of the rotation rate in the radial direction, with some discrepancies in the prefactor. The third order statistics led us to conclude that energy was being transported from the large to the small scales, while anisotropy grows with the rotation rate, as expected from the Taylor-Proudman theorem.This thesis ends by pointing out that some of the particles evolving in this flow show oscillations of smaller amplitude than their size. This could be compatible with a particle - quantum vortex interaction mediated by the Magnus force. This observation opens a new way to study quantum vortices dynamics.
Author: Hubert Chanson
Publisher: Elsevier
ISBN: 0080526896
Category : Science
Languages : en
Pages : 403
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This book develops an analysis of the air entrainment processes in free-surface flows. These flows are investigated as homogeneous mixtures with variable density. Several types of air-water free-surface flows are studied: plunging jet flows, open channel flows, and turbulent water jets discharging into air. Experimental observations reported by the author confirm the concept that the air-water mixture behaves as a homogeneous compressible fluid in each case. This book will be of great interest to professionals working in many fields of engineering: chemical, civil, environmental, mechanical, mining, metallurgy, and nuclear. Covers new information on the air-water flow field: air bubble distributions, air-water velocity profiles, air bubble sizes and bubble-turbulence interactions Features new analysis is developed for each flow configuration and compared successfully with model and prototype data Includes over 372 references and more than 170 figures with over 60 photographs Presents useful information for design engineers and research-and-development scientists who require a better understanding of the fluid mechanics of air-water flows
Author:
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Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 884
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