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Three-dimensional turbulence structure of rectangular side-cavity zone in open-channel streams / Michio Sanjou in JRBM : International journal of river basin management, Vol. 10 N° 4 (Décembre 2012) 

Public ISBD [article]  in JRBM : International journal of river basin management > Vol. 10 N° 4 (Décembre 2012) . - pp. 293-305 Titre : Three-dimensional turbulence structure of rectangular side-cavity zone in open-channel streams Type de document : texte imprimé Auteurs : Michio Sanjou, Auteur ; Tetsuro Akimoto, Auteur ; Takaaki Okamoto, Auteur Année de publication : 2013 Article en page(s) : pp. 293-305 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Open-channel  flow  Side-cavity  zone  Numerical  simulation  and  mass/momentum  exchanges Résumé : Open-ended side-cavity zones are often observed in natural rivers. They appear in embayment and aligned spur-dike fields. Many pollutant clouds and suspended sediments are conveyed and trapped in the cavities, and it is thus very important in environmental hydraulics and river management to accurately predict mass and momentum exchanges through mainstream/side-cavity interface. It is well known that small-scale shedding vortices are generated due to shear instability induced by velocity differences between high-speed mainstream and low-speed embayment flows. A large momentum in the main-channel causes large-scale horizontal gyre in the cavity zone. The coherent turbulence structure in the mainstream/embayment boundary and the horizontal large-scale gyre structure play a key role in the mass/momentum exchanges. In particular, previous studies have pointed out that a rectangular-shaped cavity zone with an aspect ratio of 3.0 produces two kinds of gyres and shows a more effective exchange property in comparison with a square-shaped cavity. However, much uncertainty remains regarding the detailed hydrodynamics accompanied by three-dimensional turbulence motions. Using large eddy simulation, which is also compared with particle image velocimetry measurements, we predict three-dimensional current properties and turbulence structure. Based on these results, a significant relation between instantaneous vertical flows and the spanwise momentum transfer is shown. Furthermore, a phenomenological flow model is proposed for the side-cavity zone in the open-channel field. ISSN : 1571-5124 En ligne : http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15715124.2012.717943 [article] Three-dimensional turbulence structure of rectangular side-cavity zone in open-channel streams [texte imprimé] / Michio Sanjou, Auteur ; Tetsuro Akimoto, Auteur ; Takaaki Okamoto, Auteur . - 2013 . - pp. 293-305. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in JRBM : International journal of river basin management > Vol. 10 N° 4 (Décembre 2012) . - pp. 293-305 Mots-clés : Open-channel  flow  Side-cavity  zone  Numerical  simulation  and  mass/momentum  exchanges Résumé : Open-ended side-cavity zones are often observed in natural rivers. They appear in embayment and aligned spur-dike fields. Many pollutant clouds and suspended sediments are conveyed and trapped in the cavities, and it is thus very important in environmental hydraulics and river management to accurately predict mass and momentum exchanges through mainstream/side-cavity interface. It is well known that small-scale shedding vortices are generated due to shear instability induced by velocity differences between high-speed mainstream and low-speed embayment flows. A large momentum in the main-channel causes large-scale horizontal gyre in the cavity zone. The coherent turbulence structure in the mainstream/embayment boundary and the horizontal large-scale gyre structure play a key role in the mass/momentum exchanges. In particular, previous studies have pointed out that a rectangular-shaped cavity zone with an aspect ratio of 3.0 produces two kinds of gyres and shows a more effective exchange property in comparison with a square-shaped cavity. However, much uncertainty remains regarding the detailed hydrodynamics accompanied by three-dimensional turbulence motions. Using large eddy simulation, which is also compared with particle image velocimetry measurements, we predict three-dimensional current properties and turbulence structure. Based on these results, a significant relation between instantaneous vertical flows and the spanwise momentum transfer is shown. Furthermore, a phenomenological flow model is proposed for the side-cavity zone in the open-channel field. ISSN : 1571-5124 En ligne : http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15715124.2012.717943

Turbulence structure and coherent motion in meandering compound open-channel flows / Michio Sanjou in Journal of hydraulic research, Vol. 47 N° 5 (2009) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 598-610 Titre : Turbulence structure and coherent motion in meandering compound open-channel flows Titre original : La structure de turbulence et le mouvement coordonné dans un chenal avec un lit composé et des méandres Type de document : texte imprimé Auteurs : Michio Sanjou, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur Article en page(s) : pp. 598-610 Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Coherent  structure  Delta  method  Meandering  compound  open  channel  flow  PIV  Secondary  currents  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 : Meandering compound open-channel flow is of high interest in river engineering and flood disaster. In particular, cross-sectional secondary currents develop significantly associated with an interaction between meandering inbank main-channel flow and straight overbank floodplain flow. These currents promote mass and momentum exchanges between them, as well as sediment transport and bed erosion. Further, organized motions may be generated in the same manner as typical horizontal vortices in straight compound channels. However, there is limited detailed information on the generation process of organized motion and secondary currents. This study focuses on the 3D structure of horizontal coherent motion and its advection property in the channel-transition zone from the straight to meandering compound open-channel flows by using a multi-layer scanning PIV, and compares them with those of continuous meandering channel flows. A strong relation between the horizontal vortices and secondary currents was obtained, resulting in a phenomenological flow model. L'écoulement dans un chenal à lit composé avec méandres est d'un grand intérêt dans l'aménagement des rivières et les désastres d'inondation. Er particulier, les courants secondaires transversaux développent une importante interaction avec les courants dus aux méandres dans le lit mineur et aux débordements. Ces courants favorisent des échanges de la masse et de quantités de mouvement entre eux, ainsi que pour le transport de sédiment et l'érosion de lit. De plus, des mouvements organisés peuvent être produits de la même manière par des vortex horizontaux typiques dans des chenaux composés droits. Et pourtant, l'information détaillée sur le procédé de génération du mouvement organisé et de courants secondaires es limitée. Cette étude se concentre sur la structure 3D de l'écoulement cohérent horizontal et sa contribution à la transition de la zone rectiligne a celle à méandres en lit composé, en employant un balayage multicouche PIV, et les compare à ceux des écoulements dans un chenal de méandres continus. Une forte interaction entre les vortex horizontaux et les courants secondaires a été obtenue, ayant pour résultat un modèle phénoménologique d'écoulement. Note de contenu : Hydraulique DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Turbulence structure and coherent motion in meandering compound open-channel flows = La structure de turbulence et le mouvement coordonné dans un chenal avec un lit composé et des méandres [texte imprimé] / Michio Sanjou, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur . - pp. 598-610. Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 598-610 Mots-clés : Coherent  structure  Delta  method  Meandering  compound  open  channel  flow  PIV  Secondary  currents  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 : Meandering compound open-channel flow is of high interest in river engineering and flood disaster. In particular, cross-sectional secondary currents develop significantly associated with an interaction between meandering inbank main-channel flow and straight overbank floodplain flow. These currents promote mass and momentum exchanges between them, as well as sediment transport and bed erosion. Further, organized motions may be generated in the same manner as typical horizontal vortices in straight compound channels. However, there is limited detailed information on the generation process of organized motion and secondary currents. This study focuses on the 3D structure of horizontal coherent motion and its advection property in the channel-transition zone from the straight to meandering compound open-channel flows by using a multi-layer scanning PIV, and compares them with those of continuous meandering channel flows. A strong relation between the horizontal vortices and secondary currents was obtained, resulting in a phenomenological flow model. L'écoulement dans un chenal à lit composé avec méandres est d'un grand intérêt dans l'aménagement des rivières et les désastres d'inondation. Er particulier, les courants secondaires transversaux développent une importante interaction avec les courants dus aux méandres dans le lit mineur et aux débordements. Ces courants favorisent des échanges de la masse et de quantités de mouvement entre eux, ainsi que pour le transport de sédiment et l'érosion de lit. De plus, des mouvements organisés peuvent être produits de la même manière par des vortex horizontaux typiques dans des chenaux composés droits. Et pourtant, l'information détaillée sur le procédé de génération du mouvement organisé et de courants secondaires es limitée. Cette étude se concentre sur la structure 3D de l'écoulement cohérent horizontal et sa contribution à la transition de la zone rectiligne a celle à méandres en lit composé, en employant un balayage multicouche PIV, et les compare à ceux des écoulements dans un chenal de méandres continus. Une forte interaction entre les vortex horizontaux et les courants secondaires a été obtenue, ayant pour résultat un modèle phénoménologique d'écoulement. Note de contenu : Hydraulique DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com