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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