[article] in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 307-316 Titre : | LES study of turbulent flows with submerged vegetation | Titre original : | Etude LES des écoulements turbulents sur une vegetation submergee | Type de document : | texte imprimé | Auteurs : | Jie Cui, Auteur ; Vincent S. Neary, Auteur | Article en page(s) : | pp. 307-316 | Note générale : | Hydraulique
| Langues : | Anglais (eng) | Mots-clés : | Computational fluid dynamics Large-Eddy-Simulation Navier-Stoke equations Turbulence modeling Vegetative resistance | 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 : | Fully developed turbulent flows with a submerged vegetation are investigated using Large Eddy Simulation (LES), with a focus on understanding the role of the coherent structures on the momentum transfer across the water-plant interface. The LES model results compare reasonably well with laboratory measurements reported in the literature. As with Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) models, LES models effectively simulate the effects of submerged vegetation on the mean flow field, but they also account for the anisotropy of the Reynolds stresses due to the vegetation layer, and resolve coherent structures observed in the instantaneous flow field. Comparisons with fully developed flows in unobstructed (non-vegetated) channels are made to show how the vegetation significantly changes the mean flow, Reynolds shear stress, turbulence intensities, turbulence event frequencies and the energy budget within and above the vegetation layer. LES provides direct visual evidence that coherent structures, namely spanwise vortices (rolls) and streamwise vortices (ribs), develop at the water-plant interface at the top of the vegetation due to the well-known Kelvin-Helmholtz instability.
Les écoulements turbulents pleinement développés sur une végétation submergée sont étudiés en utilisant la simulation des grands tourbillons (LES), pour essayer de comprendre le rôle des structures cohérentes sur le transfert de quantité de mouvement à travers l'interface eau-plantes. Les résultats du modèle LES se comparent raisonnablement bien avec les mesures de laboratoire rapportées dans la littérature. Comme les modèles de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds (RANS), les modèles LES simulent efficacement les effets de la végétation submergée sur le champ moyen d'écoulement, mais ils rendent compte également de l'anisotropie des contraintes de Reynolds dues à la couche de végétation, et calculent les structures cohérentes observées dans le champ d'écoulement instantané. Des comparaisons avec des écoulements pleinement développés dans des canaux dégagés (sans végétation) sont faites pour montrer comment la végétation change de manière significative l'écoulement moyen, l'effort de cisaillement de Reynolds, les intensités de turbulence, les fréquences des événements turbulents et le bilan d'énergie dans et sur la couche de végétation. La LES fournit une preuve visuelle directe du fait que les structures cohérentes, à savoir les tourbillons transversaux (rouleaux) et les tourbillons longitudinaux (en sillage), se développent à l'interface eau-plantes, au dessus de la végétation, en raison de l'instabilité bien connue de Kelvin-Helmholtz.
| DEWEY : | 627 | ISSN : | 0022-1686 | En ligne : | http://www.journalhydraulicresearch.com |
[article] LES study of turbulent flows with submerged vegetation = Etude LES des écoulements turbulents sur une vegetation submergee [texte imprimé] / Jie Cui, Auteur ; Vincent S. Neary, Auteur . - pp. 307-316. Hydraulique
Langues : Anglais ( eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 307-316 Mots-clés : | Computational fluid dynamics Large-Eddy-Simulation Navier-Stoke equations Turbulence modeling Vegetative resistance | 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 : | Fully developed turbulent flows with a submerged vegetation are investigated using Large Eddy Simulation (LES), with a focus on understanding the role of the coherent structures on the momentum transfer across the water-plant interface. The LES model results compare reasonably well with laboratory measurements reported in the literature. As with Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) models, LES models effectively simulate the effects of submerged vegetation on the mean flow field, but they also account for the anisotropy of the Reynolds stresses due to the vegetation layer, and resolve coherent structures observed in the instantaneous flow field. Comparisons with fully developed flows in unobstructed (non-vegetated) channels are made to show how the vegetation significantly changes the mean flow, Reynolds shear stress, turbulence intensities, turbulence event frequencies and the energy budget within and above the vegetation layer. LES provides direct visual evidence that coherent structures, namely spanwise vortices (rolls) and streamwise vortices (ribs), develop at the water-plant interface at the top of the vegetation due to the well-known Kelvin-Helmholtz instability.
Les écoulements turbulents pleinement développés sur une végétation submergée sont étudiés en utilisant la simulation des grands tourbillons (LES), pour essayer de comprendre le rôle des structures cohérentes sur le transfert de quantité de mouvement à travers l'interface eau-plantes. Les résultats du modèle LES se comparent raisonnablement bien avec les mesures de laboratoire rapportées dans la littérature. Comme les modèles de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds (RANS), les modèles LES simulent efficacement les effets de la végétation submergée sur le champ moyen d'écoulement, mais ils rendent compte également de l'anisotropie des contraintes de Reynolds dues à la couche de végétation, et calculent les structures cohérentes observées dans le champ d'écoulement instantané. Des comparaisons avec des écoulements pleinement développés dans des canaux dégagés (sans végétation) sont faites pour montrer comment la végétation change de manière significative l'écoulement moyen, l'effort de cisaillement de Reynolds, les intensités de turbulence, les fréquences des événements turbulents et le bilan d'énergie dans et sur la couche de végétation. La LES fournit une preuve visuelle directe du fait que les structures cohérentes, à savoir les tourbillons transversaux (rouleaux) et les tourbillons longitudinaux (en sillage), se développent à l'interface eau-plantes, au dessus de la végétation, en raison de l'instabilité bien connue de Kelvin-Helmholtz.
| DEWEY : | 627 | ISSN : | 0022-1686 | En ligne : | http://www.journalhydraulicresearch.com |
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