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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