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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

Turbulence structure and “Monami” phenomena in flexible vegetated open-channel flows / Taka-Aki Okamoto in Journal of hydraulic research, Vol. 47 N° 6 (2009) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 798-810 Titre : Turbulence structure and “Monami” phenomena in flexible vegetated open-channel flows Titre original : Structure de la turbulence en phénomène "Monami" dans les écoulements à surface libre avec de la végétation flexible Type de document : texte imprimé Auteurs : Taka-Aki Okamoto, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur Article en page(s) : pp. 798-810 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Coherent  structure  Flexible  vegetation  Momentum  transport  Momentum  phenomena  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 : Aquatic plants in natural rivers are essentially important components of ecosystems. In vegetated canopy open-channel flow, velocity profiles are changed largely in the vertical direction resulting in the Kelvin-Helmholtz instability. Consequently, large-scale organized vortices are induced, which dominate the momentum transfer and scalar concentration among canopies. The downstream advection of coherent vortices causes the coherent waving of aquatic vegetation, referred to as Monami. However, the flow-visualization techniques such as PIV have not been sufficiently applied to these complicated flows in previous studies, such that no detailed information on the interaction between the flow field and the plant motion exists. Simultaneous measurements of turbulence and vegetation motion were conducted herein for open-channel flows with flexible vegetation by using a combination of PIV and PTV techniques. The former part of this study focuses on the effects of Monami phenomena on mean-flow and turbulence structures. The latter part examines an interaction between the coherent structure and the vegetation motion. Les plantes aquatiques dans les rivières naturelles sont des composants essentiels importants des écosystèmes. Dans les écoulements à surface libre avec un couvert végétal, les profils de vitesse sont largement modifiés dans le sens vertical suite à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz. Par conséquent, des tourbillons organisés de grande échelle sont induits; ils dominent le transfert des quantités de mouvement et des concentrations scalaires dans les couverts. L'advection vers l'aval des tourbillons cohérents provoque les ondes cohérentes de la végétation aquatique, que l'on appelle Monami. Toutefois, les techniques de visualisation d'écoulement telles que la PIV n'ont pas été suffisamment appliquées à ces écoulements compliqués dans les études précédentes, de sorte qu'il n'existe aucune information détaillée sur l'interaction entre le champ d'écoulement et de le mouvement des plantes. Des mesures simultanées d'écoulement turbulent et de mouvements de la végétation ont été menées dans les présents écoulements à surface libre avec une végétation flexible en utilisant une combinaison de techniques PIV et PTV. La première partie de cette étude se concentre sur les effets du phénomène Monami sur les structures de l'écoulement moyen et de la turbulence. La dernière partie examine l'interaction entre la structure cohérente et le mouvement de la végétation. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Turbulence structure and “Monami” phenomena in flexible vegetated open-channel flows = Structure de la turbulence en phénomène "Monami" dans les écoulements à surface libre avec de la végétation flexible [texte imprimé] / Taka-Aki Okamoto, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur . - pp. 798-810. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 798-810 Mots-clés : Coherent  structure  Flexible  vegetation  Momentum  transport  Momentum  phenomena  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 : Aquatic plants in natural rivers are essentially important components of ecosystems. In vegetated canopy open-channel flow, velocity profiles are changed largely in the vertical direction resulting in the Kelvin-Helmholtz instability. Consequently, large-scale organized vortices are induced, which dominate the momentum transfer and scalar concentration among canopies. The downstream advection of coherent vortices causes the coherent waving of aquatic vegetation, referred to as Monami. However, the flow-visualization techniques such as PIV have not been sufficiently applied to these complicated flows in previous studies, such that no detailed information on the interaction between the flow field and the plant motion exists. Simultaneous measurements of turbulence and vegetation motion were conducted herein for open-channel flows with flexible vegetation by using a combination of PIV and PTV techniques. The former part of this study focuses on the effects of Monami phenomena on mean-flow and turbulence structures. The latter part examines an interaction between the coherent structure and the vegetation motion. Les plantes aquatiques dans les rivières naturelles sont des composants essentiels importants des écosystèmes. Dans les écoulements à surface libre avec un couvert végétal, les profils de vitesse sont largement modifiés dans le sens vertical suite à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz. Par conséquent, des tourbillons organisés de grande échelle sont induits; ils dominent le transfert des quantités de mouvement et des concentrations scalaires dans les couverts. L'advection vers l'aval des tourbillons cohérents provoque les ondes cohérentes de la végétation aquatique, que l'on appelle Monami. Toutefois, les techniques de visualisation d'écoulement telles que la PIV n'ont pas été suffisamment appliquées à ces écoulements compliqués dans les études précédentes, de sorte qu'il n'existe aucune information détaillée sur l'interaction entre le champ d'écoulement et de le mouvement des plantes. Des mesures simultanées d'écoulement turbulent et de mouvements de la végétation ont été menées dans les présents écoulements à surface libre avec une végétation flexible en utilisant une combinaison de techniques PIV et PTV. La première partie de cette étude se concentre sur les effets du phénomène Monami sur les structures de l'écoulement moyen et de la turbulence. La dernière partie examine l'interaction entre la structure cohérente et le mouvement de la végétation. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com