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Air–water interface dynamic and free surface features in hydraulic jumps / Murzyn, F. in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°5 (2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°5 (2007) . - 679-685 p. Titre : Air–water interface dynamic and free surface features in hydraulic jumps Titre original : Dynamique de l'interface air-eau et caractéristiques de la surface libre dans des ressauts hydrauliques Type de document : texte imprimé Auteurs : Murzyn, F., Auteur ; Mouazé, D., Auteur ; Chaplin, J. R., Auteur Article en page(s) : 679-685 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Hydraulic  jump  Free  surface  flow  Wire  gauges  Length  scale  Flow  visualisation  Turbulence  Ressaut  hydraulique  Écoulement  de  surface  libre  Longueur  échelle  Flux  de  visualisation  Turbulence 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 : Following previous experimental works (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127(6) (2005) 1191–1193; Murzyn et al., Int. J. Multiphase Flow, 31(1), (2005) 141–154) on gas fraction characterisation in hydraulic jumps, the present paper aims to investigate free surface properties developing in these flows. Indeed, air–water interface exhibits a wide range of frequencies that free surface probes are not always enough accurate to follow. As a solution, two new free surface wire gauges (thin wires, =0 05 mm, 1 mm apart) have been built and calibrated. Accurate measurements of free surface fluctuations have been obtained with frequency resolution up to 12 Hz. Two sets of experiments have been made depending on Froude and Weber numbers. Experimental results show that free surface mean and turbulent profiles exhibit discontinuities at the front of the toe characterized by a sudden high level of turbulence downstream followed by a zone of dissipation. Furthermore, free surface length scales have been estimated from correlation measurements. Similar features are found according to Fr and We. Good agreement is shown with results deduced from a video analysis technique (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127(6) (2005) 1191–1193). Lastly, comparison is made with Brocchini and Peregrine (Brocchini and Peregrine, J. Fluid Mech. 449 (2001a) 225–254; 449 (2001b) 255–290) depicting similar shapes for behaviour of vertical velocity fluctuations ( ) as a function of longitudinal free surface length scale. La suite de précédents travaux expérimentaux (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127 (6) (2005) 1191-1193; Murzyn et al., Int. J. Multiphase Flow, 31 (1), (2005) 141-154 ) Sur la fraction de gaz dans la caractérisation hydraulique des sauts, le présent document a pour but d'étudier les propriétés de surface libre développement de ces flux. En effet, l'interface air-eau présente une large gamme de fréquences que le libre-sondes de surface ne sont pas toujours assez précises à suivre. Comme une solution, deux nouvelles jauges de surface sans fil (fils minces, = 0 05 mm, 1 mm) ont été construits et étalonnés. Des mesures précises de la surface libre fluctuations ont été obtenus avec résolution en fréquence jusqu'à 12 Hz. Deux séries d'expériences ont été faites en fonction des nombres de Froude et Weber. Les résultats expérimentaux montrent que la surface libre moyenne et turbulente profils présentent des discontinuités à l'avant du pied caractérisée par une soudaine de fortes turbulences en aval suivie d'une zone de dissipation. En outre, la surface libre des échelles de longueur ont été estimées à partir des mesures de corrélation. Des caractéristiques similaires se retrouvent selon Fr et Nous. Bon accord avec les résultats est montré déduites de la technique d'analyse vidéo (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127 (6) (2005) 1191-1193). Enfin, la comparaison est faite avec Brocchini et Peregrine (Brocchini et Peregrine, J. Fluid Mech. 449 (2001a) 225-254, 449 (2001b) 255-290) dépeignant des formes similaires de comportement des fluctuations de vitesse verticale () comme une fonction de Carène longitudinale longueur échelle. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ressaut hydraulique En ligne : fmurzyn@estaca.fr, mouaze@meca.unicaen.fr, j.r.chaplin@soton.as.uk [article] Air–water interface dynamic and free surface features in hydraulic jumps = Dynamique de l'interface air-eau et caractéristiques de la surface libre dans des ressauts hydrauliques [texte imprimé] / Murzyn, F., Auteur ; Mouazé, D., Auteur ; Chaplin, J. R., Auteur . - 679-685 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°5 (2007) . - 679-685 p. Mots-clés : Hydraulic  jump  Free  surface  flow  Wire  gauges  Length  scale  Flow  visualisation  Turbulence  Ressaut  hydraulique  Écoulement  de  surface  libre  Longueur  échelle  Flux  de  visualisation  Turbulence 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 : Following previous experimental works (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127(6) (2005) 1191–1193; Murzyn et al., Int. J. Multiphase Flow, 31(1), (2005) 141–154) on gas fraction characterisation in hydraulic jumps, the present paper aims to investigate free surface properties developing in these flows. Indeed, air–water interface exhibits a wide range of frequencies that free surface probes are not always enough accurate to follow. As a solution, two new free surface wire gauges (thin wires, =0 05 mm, 1 mm apart) have been built and calibrated. Accurate measurements of free surface fluctuations have been obtained with frequency resolution up to 12 Hz. Two sets of experiments have been made depending on Froude and Weber numbers. Experimental results show that free surface mean and turbulent profiles exhibit discontinuities at the front of the toe characterized by a sudden high level of turbulence downstream followed by a zone of dissipation. Furthermore, free surface length scales have been estimated from correlation measurements. Similar features are found according to Fr and We. Good agreement is shown with results deduced from a video analysis technique (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127(6) (2005) 1191–1193). Lastly, comparison is made with Brocchini and Peregrine (Brocchini and Peregrine, J. Fluid Mech. 449 (2001a) 225–254; 449 (2001b) 255–290) depicting similar shapes for behaviour of vertical velocity fluctuations ( ) as a function of longitudinal free surface length scale. La suite de précédents travaux expérimentaux (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127 (6) (2005) 1191-1193; Murzyn et al., Int. J. Multiphase Flow, 31 (1), (2005) 141-154 ) Sur la fraction de gaz dans la caractérisation hydraulique des sauts, le présent document a pour but d'étudier les propriétés de surface libre développement de ces flux. En effet, l'interface air-eau présente une large gamme de fréquences que le libre-sondes de surface ne sont pas toujours assez précises à suivre. Comme une solution, deux nouvelles jauges de surface sans fil (fils minces, = 0 05 mm, 1 mm) ont été construits et étalonnés. Des mesures précises de la surface libre fluctuations ont été obtenus avec résolution en fréquence jusqu'à 12 Hz. Deux séries d'expériences ont été faites en fonction des nombres de Froude et Weber. Les résultats expérimentaux montrent que la surface libre moyenne et turbulente profils présentent des discontinuités à l'avant du pied caractérisée par une soudaine de fortes turbulences en aval suivie d'une zone de dissipation. En outre, la surface libre des échelles de longueur ont été estimées à partir des mesures de corrélation. Des caractéristiques similaires se retrouvent selon Fr et Nous. Bon accord avec les résultats est montré déduites de la technique d'analyse vidéo (Mouaze et al., J. Fulids Engng. ASME 127 (6) (2005) 1191-1193). Enfin, la comparaison est faite avec Brocchini et Peregrine (Brocchini et Peregrine, J. Fluid Mech. 449 (2001a) 225-254, 449 (2001b) 255-290) dépeignant des formes similaires de comportement des fluctuations de vitesse verticale () comme une fonction de Carène longitudinale longueur échelle. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ressaut hydraulique En ligne : fmurzyn@estaca.fr, mouaze@meca.unicaen.fr, j.r.chaplin@soton.as.uk