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Analysis of coherent structures in the far-field region of an axisymmetric free jet identified using particle image velocimetry and proper orthogonal decomposition / A.-M. Shinneeb in Transactions of the ASME . Journal of fluids engineering, Vol. 130 N° 1 (Janvier 2008) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of fluids engineering > Vol. 130 N° 1 (Janvier 2008) . - 9 p. Titre : Analysis of coherent structures in the far-field region of an axisymmetric free jet identified using particle image velocimetry and proper orthogonal decomposition Type de document : texte imprimé Auteurs : A.-M. Shinneeb, Auteur ; Balachandar, R., Auteur ; J. D. Bugg, Auteur Année de publication : 2009 Article en page(s) : 9 p. Note générale : Fluids engineering Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Particulate  matter;  turbulence;  vortices;  principal  component  analysis;  flow  (dynamics);  water;  algorithms Résumé : This paper investigates an isothermal free water jet discharging horizontally from a circular nozzle (9mm) into a stationary body of water. The jet exit velocity was 2.5m∕s and the exit Reynolds number was 22,500. The large-scale structures in the far field were investigated by performing a proper orthogonal decomposition (POD) analysis of the velocity field obtained using a particle image velocimetry system. The number of modes used for the POD reconstruction of the velocity fields was selected to recover 40% of the turbulent kinetic energy. A vortex identification algorithm was then employed to quantify the size, circulation, and direction of rotation of the exposed vortices. A statistical analysis of the distribution of number, size, and strength of the identified vortices was carried out to explore the characteristics of the coherent structures. The results clearly reveal that a substantial number of vortical structures of both rotational directions exist in the far-field region of the jet. The number of vortices decreases in the axial direction, while their size increases. The mean circulation magnitude is preserved in the axial direction. The results also indicate that the circulation magnitude is directly proportional to the square of the vortex radius and the constant of proportionality is a function of the axial location. En ligne : http://fluidsengineering.asmedigitalcollection.asme.org/issue.aspx?journalid=122 [...] [article] Analysis of coherent structures in the far-field region of an axisymmetric free jet identified using particle image velocimetry and proper orthogonal decomposition [texte imprimé] / A.-M. Shinneeb, Auteur ; Balachandar, R., Auteur ; J. D. Bugg, Auteur . - 2009 . - 9 p. Fluids engineering Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of fluids engineering > Vol. 130 N° 1 (Janvier 2008) . - 9 p. Mots-clés : Particulate  matter;  turbulence;  vortices;  principal  component  analysis;  flow  (dynamics);  water;  algorithms Résumé : This paper investigates an isothermal free water jet discharging horizontally from a circular nozzle (9mm) into a stationary body of water. The jet exit velocity was 2.5m∕s and the exit Reynolds number was 22,500. The large-scale structures in the far field were investigated by performing a proper orthogonal decomposition (POD) analysis of the velocity field obtained using a particle image velocimetry system. The number of modes used for the POD reconstruction of the velocity fields was selected to recover 40% of the turbulent kinetic energy. A vortex identification algorithm was then employed to quantify the size, circulation, and direction of rotation of the exposed vortices. A statistical analysis of the distribution of number, size, and strength of the identified vortices was carried out to explore the characteristics of the coherent structures. The results clearly reveal that a substantial number of vortical structures of both rotational directions exist in the far-field region of the jet. The number of vortices decreases in the axial direction, while their size increases. The mean circulation magnitude is preserved in the axial direction. The results also indicate that the circulation magnitude is directly proportional to the square of the vortex radius and the constant of proportionality is a function of the axial location. En ligne : http://fluidsengineering.asmedigitalcollection.asme.org/issue.aspx?journalid=122 [...]

Effects of submergence and test startup conditions on local scour by plane turbulent wall jets / Deshpande, N. in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°3 (2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°3 (2007) . - 370-387 p. Titre : Effects of submergence and test startup conditions on local scour by plane turbulent wall jets Titre original : Effects de l'immersion et des conditions de démarrage d'essais sur l'affouillement local créé par les jets pariétaux turbulents Type de document : texte imprimé Auteurs : Deshpande, N., Auteur ; Mazurek, K. A., Auteur ; Balachandar, R., Auteur Article en page(s) : 370-387 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Soil  erosion  Scour  Water  jets  Tailwater  Flow  measurement  L'érosion  des  sols  Affouillement  Jets  d'eau  Aval  Mesure  de  débit Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Experiments were carried out to study the scour of cohesionless soils by submerged plane turbulent wall jets. The Reynolds number based on the jet exit conditions was 32,500 and the densimetric Froude number was 6.2. Submergence, defined as the ratio of the tailwater depth (t ) to nozzle exit thickness (o) was varied from 4 to 20. Detailed velocity measurements were conducted using a laser Doppler anemometer. The results confirm the presence of two distinct types of flow fields, one that occurs at lower submergences and the other at higher submergences (t /b o ¡Ý8). At low submergences, velocity histograms indicate that the jet is initially close to the bed and then flicks towards the water surface, whereas at the higher submergences, no such flicking movement was observed. At higher submergences, the jet impingement point on the sand bed was highly unsteady. Low pass filtering of the velocity data give further details of these processes. For tailwater conditions corresponding to the high submergence range, the frequency of motion of the impingement point tends to increase as the tailwater depth is reduced. Furthermore, variations in scour and velocity profiles were noted in the mound region across the flume cross-section. The extent of these variations was found to be dependent on the level of submergence. In an effort to clarify some of the differences in the scour characteristics noted in earlier studies, three different test startup conditions were adopted. “Startup” is defined as the commencement of flow through the nozzle on to the sand bed. The conditions include an instantaneous attainment of final velocity, a gradual increase and a stepwise increase to final flow conditions. The velocity measurements indicate that the flow gradually evolves to a state that is independent of the startup condition. However, the scour profiles appear to be dependent on the startup conditions for a longer duration. Des expériences ont été réalisées pour étudier l'affouillement des sols non cohésifs par des jets plans pariétaux turbulents immergés. Le nombre de Reynolds basé sur le jet de sortie conditions est 32500 et le nombre de Froude densimétrique était de 6,2. Submersion, défini comme le rapport entre la profondeur aval (t) à la buse de sortie épaisseur (o) a varié de 4 à 20. Détaillée des mesures de vitesse ont été effectués en utilisant un anémomètre laser à effet Doppler. Les résultats confirment la présence de deux types distincts de débit des champs, celle qui se produit à moindre submergences et l'autre à plus haute submergences (t / bo ¡Ý8). À basse submergences, histogrammes indiquent que la vitesse du jet est d'abord près de son lit et puis films à l'eau de surface, tandis que les plus élevés submergences, aucun mouvement n'a été observée pichenette. À submergences supérieur, le jet touche le point sur le sable lit était très instable. Filtrage passe-bas les données de vitesse de donner plus de détails de ces processus. Pour aval des conditions correspondant à la submersion de haute gamme, la fréquence du mouvement de la trace point tend à augmenter à mesure que l'aval profondeur est réduite. En outre, les variations dans les profils d'affouillement et de la vitesse ont été relevées dans la région à travers le monticule canal de section. L'ampleur de ces variations a été retrouvé à être dépendant du niveau de submersion. Dans un effort visant à clarifier certaines des différences dans les caractéristiques affouillement noté dans les études antérieures, les trois conditions d'essai différentes de démarrage ont été adoptées. "Démarrage" est défini comme étant le début de débit à travers l'embout sur le lit de sable. Les conditions comprennent un instantané de la réalisation définitive de la vitesse, une augmentation progressive et une augmentation graduelle de finale conditions d'écoulement. Les mesures indiquent que la vitesse du flux évolue progressivement vers un État qui est indépendant de l'état de démarrage. Toutefois, l'affouillement profils semblent être dépendants des conditions de démarrage pour une plus longue durée. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Affouillement (génie hydraulique) En ligne : deshpande@uwindsor.ca, rambala@uwindsor.ca, kam597@mail.usask.ca [article] Effects of submergence and test startup conditions on local scour by plane turbulent wall jets = Effects de l'immersion et des conditions de démarrage d'essais sur l'affouillement local créé par les jets pariétaux turbulents [texte imprimé] / Deshpande, N., Auteur ; Mazurek, K. A., Auteur ; Balachandar, R., Auteur . - 370-387 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°3 (2007) . - 370-387 p. Mots-clés : Soil  erosion  Scour  Water  jets  Tailwater  Flow  measurement  L'érosion  des  sols  Affouillement  Jets  d'eau  Aval  Mesure  de  débit Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Experiments were carried out to study the scour of cohesionless soils by submerged plane turbulent wall jets. The Reynolds number based on the jet exit conditions was 32,500 and the densimetric Froude number was 6.2. Submergence, defined as the ratio of the tailwater depth (t ) to nozzle exit thickness (o) was varied from 4 to 20. Detailed velocity measurements were conducted using a laser Doppler anemometer. The results confirm the presence of two distinct types of flow fields, one that occurs at lower submergences and the other at higher submergences (t /b o ¡Ý8). At low submergences, velocity histograms indicate that the jet is initially close to the bed and then flicks towards the water surface, whereas at the higher submergences, no such flicking movement was observed. At higher submergences, the jet impingement point on the sand bed was highly unsteady. Low pass filtering of the velocity data give further details of these processes. For tailwater conditions corresponding to the high submergence range, the frequency of motion of the impingement point tends to increase as the tailwater depth is reduced. Furthermore, variations in scour and velocity profiles were noted in the mound region across the flume cross-section. The extent of these variations was found to be dependent on the level of submergence. In an effort to clarify some of the differences in the scour characteristics noted in earlier studies, three different test startup conditions were adopted. “Startup” is defined as the commencement of flow through the nozzle on to the sand bed. The conditions include an instantaneous attainment of final velocity, a gradual increase and a stepwise increase to final flow conditions. The velocity measurements indicate that the flow gradually evolves to a state that is independent of the startup condition. However, the scour profiles appear to be dependent on the startup conditions for a longer duration. Des expériences ont été réalisées pour étudier l'affouillement des sols non cohésifs par des jets plans pariétaux turbulents immergés. Le nombre de Reynolds basé sur le jet de sortie conditions est 32500 et le nombre de Froude densimétrique était de 6,2. Submersion, défini comme le rapport entre la profondeur aval (t) à la buse de sortie épaisseur (o) a varié de 4 à 20. Détaillée des mesures de vitesse ont été effectués en utilisant un anémomètre laser à effet Doppler. Les résultats confirment la présence de deux types distincts de débit des champs, celle qui se produit à moindre submergences et l'autre à plus haute submergences (t / bo ¡Ý8). À basse submergences, histogrammes indiquent que la vitesse du jet est d'abord près de son lit et puis films à l'eau de surface, tandis que les plus élevés submergences, aucun mouvement n'a été observée pichenette. À submergences supérieur, le jet touche le point sur le sable lit était très instable. Filtrage passe-bas les données de vitesse de donner plus de détails de ces processus. Pour aval des conditions correspondant à la submersion de haute gamme, la fréquence du mouvement de la trace point tend à augmenter à mesure que l'aval profondeur est réduite. En outre, les variations dans les profils d'affouillement et de la vitesse ont été relevées dans la région à travers le monticule canal de section. L'ampleur de ces variations a été retrouvé à être dépendant du niveau de submersion. Dans un effort visant à clarifier certaines des différences dans les caractéristiques affouillement noté dans les études antérieures, les trois conditions d'essai différentes de démarrage ont été adoptées. "Démarrage" est défini comme étant le début de débit à travers l'embout sur le lit de sable. Les conditions comprennent un instantané de la réalisation définitive de la vitesse, une augmentation progressive et une augmentation graduelle de finale conditions d'écoulement. Les mesures indiquent que la vitesse du flux évolue progressivement vers un État qui est indépendant de l'état de démarrage. Toutefois, l'affouillement profils semblent être dépendants des conditions de démarrage pour une plus longue durée. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Affouillement (génie hydraulique) En ligne : deshpande@uwindsor.ca, rambala@uwindsor.ca, kam597@mail.usask.ca

Flow recovery in the wake of a suspended flat plate / Krampa-Morlu, F. N. in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°2 (2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°2 (2007) . - 270-278 p. Titre : Flow recovery in the wake of a suspended flat plate Titre original : Réalisation d'un écoulement dans le sillage d'une plaque plane suspendue Type de document : texte imprimé Auteurs : Krampa-Morlu, F. N., Auteur ; Balachandar, R., Auteur Article en page(s) : 270-278 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Flow  recovery  Suspended  flat  plate  Wall  jetRétablissement  d'écoulement  Plaque  plate  suspendue  Le  mur  en  jet Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The flow field behind a flat plate suspended in an open channel is investigated using LDV. The formation of a gap between the plate and channel bed produces a flow that is different from the flow around a wall-mounted bluff body. The gap can be perceived as an end condition of the plate that suppresses the formation of the horseshoe vortex and modifies the interaction between the plate and the wall bounded flow. As the flow plunges under the plate through the gap, a wall jet is formed. As the wall jet grows and interacts with the wake-like flow, the effect of the wall jet diminishes with increasing distance downstream of the plate, beyond which the turbulent flow in the wake may be considered to be quasi-two-dimensional. Flow recovery is examined in terms of the mean velocity, turbulence intensity and quadrant decomposition. The present results indicate that the near-wall region of the mean flow recovers faster than the outer region. The turbulent intensities showed a similar tendency. The Reynolds shear stress distributions indicated full recovery while turbulence intensities did not recover completely, especially in the outer regions of the flow. However, a quadrant analysis reveals that at the last measuring station and away from the wall region, the flow is still being influenced by the disturbance generated in the wake region. Le champ d'écoulement derrière une plaque plate suspendue dans un canal ouvert est étudié en utilisant LDV. La formation d'un espace entre le plat et le lit de canal produit un écoulement qui est différent de l'écoulement autour d'un corps fixé au mur de bluff. L'espace peut être perçu comme état de fin du plat qui supprime la formation du vortex en fer à cheval et modifie l'interaction entre le plat et l'écoulement lié par mur. Pendant que l'écoulement plonge sous le plat par l'espace, un mur voyagent en jet est formé. Pendant que le mur voyagent en jet se développe et agit l'un sur l'autre avec réveiller-comme l'écoulement, l'effet du mur voyagent en jet diminue avec l'augmentation de la distance en aval de le plat, au delà duquel l'écoulement turbulent dans le sillage peut être considéré pour comme quasi-deux-dimensionnel. Le rétablissement d'écoulement est examiné en termes de vitesse, intensité de turbulence et décomposition moyennes de quart de cercle. Les résultats actuels indiquent que la région de proche-mur de l'écoulement moyen récupère plus rapidement que la région externe. Les intensités turbulentes ont montré une tendance semblable. Les distributions d'effort de cisaillement de Reynolds ont indiqué le plein rétablissement alors que les intensités de turbulence ne récupéraient pas complètement, particulièrement dans les régions externes de l'écoulement. Cependant, une analyse de quart de cercle indique qu'à la dernière station de mesure et loin de la région de mur, l'écoulement est toujours en train d'être influencé par la perturbation produite dans la région de sillage. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ecoulement En ligne : rambala@uwindsor.ca [article] Flow recovery in the wake of a suspended flat plate = Réalisation d'un écoulement dans le sillage d'une plaque plane suspendue [texte imprimé] / Krampa-Morlu, F. N., Auteur ; Balachandar, R., Auteur . - 270-278 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°2 (2007) . - 270-278 p. Mots-clés : Flow  recovery  Suspended  flat  plate  Wall  jetRétablissement  d'écoulement  Plaque  plate  suspendue  Le  mur  en  jet Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The flow field behind a flat plate suspended in an open channel is investigated using LDV. The formation of a gap between the plate and channel bed produces a flow that is different from the flow around a wall-mounted bluff body. The gap can be perceived as an end condition of the plate that suppresses the formation of the horseshoe vortex and modifies the interaction between the plate and the wall bounded flow. As the flow plunges under the plate through the gap, a wall jet is formed. As the wall jet grows and interacts with the wake-like flow, the effect of the wall jet diminishes with increasing distance downstream of the plate, beyond which the turbulent flow in the wake may be considered to be quasi-two-dimensional. Flow recovery is examined in terms of the mean velocity, turbulence intensity and quadrant decomposition. The present results indicate that the near-wall region of the mean flow recovers faster than the outer region. The turbulent intensities showed a similar tendency. The Reynolds shear stress distributions indicated full recovery while turbulence intensities did not recover completely, especially in the outer regions of the flow. However, a quadrant analysis reveals that at the last measuring station and away from the wall region, the flow is still being influenced by the disturbance generated in the wake region. Le champ d'écoulement derrière une plaque plate suspendue dans un canal ouvert est étudié en utilisant LDV. La formation d'un espace entre le plat et le lit de canal produit un écoulement qui est différent de l'écoulement autour d'un corps fixé au mur de bluff. L'espace peut être perçu comme état de fin du plat qui supprime la formation du vortex en fer à cheval et modifie l'interaction entre le plat et l'écoulement lié par mur. Pendant que l'écoulement plonge sous le plat par l'espace, un mur voyagent en jet est formé. Pendant que le mur voyagent en jet se développe et agit l'un sur l'autre avec réveiller-comme l'écoulement, l'effet du mur voyagent en jet diminue avec l'augmentation de la distance en aval de le plat, au delà duquel l'écoulement turbulent dans le sillage peut être considéré pour comme quasi-deux-dimensionnel. Le rétablissement d'écoulement est examiné en termes de vitesse, intensité de turbulence et décomposition moyennes de quart de cercle. Les résultats actuels indiquent que la région de proche-mur de l'écoulement moyen récupère plus rapidement que la région externe. Les intensités turbulentes ont montré une tendance semblable. Les distributions d'effort de cisaillement de Reynolds ont indiqué le plein rétablissement alors que les intensités de turbulence ne récupéraient pas complètement, particulièrement dans les régions externes de l'écoulement. Cependant, une analyse de quart de cercle indique qu'à la dernière station de mesure et loin de la région de mur, l'écoulement est toujours en train d'être influencé par la perturbation produite dans la région de sillage. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ecoulement En ligne : rambala@uwindsor.ca