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Profil de vitesses turbulent : une nouvelle loi pour les canaux étroits / Jaan Hui Pu in La Houille blanche, N° 3 (Mai/Juin 2010) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 3 (Mai/Juin 2010) . - pp. 65-70 Titre : Profil de vitesses turbulent : une nouvelle loi pour les canaux étroits Titre original : Turbulent velocity profiles : a new law for narrow channels Type de document : texte imprimé Auteurs : Jaan Hui Pu, Auteur ; Hossein Bonakdari, Auteur ; Laurent Lassabatere, Auteur Article en page(s) : pp. 65-70 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Ecoulement  Turbulence  Canaux  étroits  Vitesse  longitudinale Index. décimale : 551.4 Résumé : La détermination du profil vertical de vitesse dans les écoulements turbulents en canaux étroits est une tâche rendue délicate du fait des effets significatifs de l’anisotropie de la turbulence qui entraine la présence de courants secondaires de second type de Prandlt dans la section transversale. Sous l’effet de ces courants, la vitesse maximale est située en dessous de la surface libre. La loi logarithmique classique décrit la distribution des vitesses dans la région intérieure de la couche limite turbulente. La loi de Coles et sa fonction de sillage s’avèrent incapables de prévoir le profil de vitesses dans la région externe pour des canaux étroits. Cet article présente une méthode de résolution des équations de Navier-Stokes qui permet de proposer une nouvelle loi pour la région externe de la couche limite au centre de la section pour des écoulements stationnaires, pleinement développés d’écoulements à surface libre. Cette formulation est capable de prévoir le profil de vitesse longitudinale tant pour des canaux larges que étroits. Cette nouvelle loi est une modification de la formule usuelle, elle implique un paramètre additionnel CAr qui est fonction de la position de la vitesse maximale ξdip et de la rugosité kS.ξdip peut être obtenu soit par le traitement des mesures expérimentales soit avec une formule empirique rappelée dans cet article. Une large gamme de profil de vitesse longitudinale dans des canaux étroits a été utilisée pour valider la nouvelle loi. L’accord entre les données et le profil déterminé avec la loi est très bon malgré les simplifications faites. The determination of velocity profiles in turbulent narrow open channels is a difficult task due to the significant effects of the anisotropic turbulence that drives the Prandtl’s second kind of secondary flow in the cross section. Due to these currents the maximum velocity appears below the free surface. This is called the dip phenomenon. The classical log law describes the velocity distribution in the inner region of the turbulent boundary layer. The Coles law and its wake function are not able to predict the velocity profile in the outer region of narrow channels. This paper relies on an analysis of the Navier-Stokes equations and yields a new formulation of the vertical velocity profile in the outer region of the boundary layer in the central cross section area of steady, fully developed turbulent flows in open channels. This formulation is able to predict primary velocity profiles for both narrow and wide open channels. This new law is a modification of the classical one, it involves an additional parameter CAr that is a function of the position of the maximum velocity ξdip and roughness height (kS).ξdip may be derived either from measurements or from an empirical equation given in this paper. A wide range of longitudinal velocity profile data for narrow open channel has been used for validating the new law. The agreement between the experimental data and the profile given by the law is very good, despite the simplification used. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Profil de vitesses turbulent : une nouvelle loi pour les canaux étroits = Turbulent velocity profiles : a new law for narrow channels [texte imprimé] / Jaan Hui Pu, Auteur ; Hossein Bonakdari, Auteur ; Laurent Lassabatere, Auteur . - pp. 65-70. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N° 3 (Mai/Juin 2010) . - pp. 65-70 Mots-clés : Ecoulement  Turbulence  Canaux  étroits  Vitesse  longitudinale Index. décimale : 551.4 Résumé : La détermination du profil vertical de vitesse dans les écoulements turbulents en canaux étroits est une tâche rendue délicate du fait des effets significatifs de l’anisotropie de la turbulence qui entraine la présence de courants secondaires de second type de Prandlt dans la section transversale. Sous l’effet de ces courants, la vitesse maximale est située en dessous de la surface libre. La loi logarithmique classique décrit la distribution des vitesses dans la région intérieure de la couche limite turbulente. La loi de Coles et sa fonction de sillage s’avèrent incapables de prévoir le profil de vitesses dans la région externe pour des canaux étroits. Cet article présente une méthode de résolution des équations de Navier-Stokes qui permet de proposer une nouvelle loi pour la région externe de la couche limite au centre de la section pour des écoulements stationnaires, pleinement développés d’écoulements à surface libre. Cette formulation est capable de prévoir le profil de vitesse longitudinale tant pour des canaux larges que étroits. Cette nouvelle loi est une modification de la formule usuelle, elle implique un paramètre additionnel CAr qui est fonction de la position de la vitesse maximale ξdip et de la rugosité kS.ξdip peut être obtenu soit par le traitement des mesures expérimentales soit avec une formule empirique rappelée dans cet article. Une large gamme de profil de vitesse longitudinale dans des canaux étroits a été utilisée pour valider la nouvelle loi. L’accord entre les données et le profil déterminé avec la loi est très bon malgré les simplifications faites. The determination of velocity profiles in turbulent narrow open channels is a difficult task due to the significant effects of the anisotropic turbulence that drives the Prandtl’s second kind of secondary flow in the cross section. Due to these currents the maximum velocity appears below the free surface. This is called the dip phenomenon. The classical log law describes the velocity distribution in the inner region of the turbulent boundary layer. The Coles law and its wake function are not able to predict the velocity profile in the outer region of narrow channels. This paper relies on an analysis of the Navier-Stokes equations and yields a new formulation of the vertical velocity profile in the outer region of the boundary layer in the central cross section area of steady, fully developed turbulent flows in open channels. This formulation is able to predict primary velocity profiles for both narrow and wide open channels. This new law is a modification of the classical one, it involves an additional parameter CAr that is a function of the position of the maximum velocity ξdip and roughness height (kS).ξdip may be derived either from measurements or from an empirical equation given in this paper. A wide range of longitudinal velocity profile data for narrow open channel has been used for validating the new law. The agreement between the experimental data and the profile given by the law is very good, despite the simplification used. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]

Source term treatment of SWEs using surface gradient upwind method / Jaan Hui Pu in Journal of hydraulic research, Vol. 50 N° 2 (Mars/Avril 2012) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 50 N° 2 (Mars/Avril 2012) . - pp. 145-153 Titre : Source term treatment of SWEs using surface gradient upwind method Type de document : texte imprimé Auteurs : Jaan Hui Pu, Auteur ; Cheng, Nian-Sheng, Auteur ; Keat Tan, Soon, Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : pp. 145-153 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Finite  volume  model  Harten–Lax–van  Leer-contact  solver  Monotonic  upwind  scheme  Source  term  Surface  gradient  upwind  method  Well-balanced  scheme Résumé : Owing to unpredictable bed topography conditions in natural shallow flows, various numerical methods have been developed to improve the treatment of source terms in the shallow water equations. The surface gradient method is an attractive approach as it includes a numerically simple approach to model flows over topographically-varied channels. To further improve the performance of this method, this study deals with the numerical improvement of the shallow-flow source terms. The so-called surface gradient upwind method (SGUM) integrates the source term treatment in the inviscid discretization scheme. A finite volume model (FVM) with the monotonic upwind scheme for conservative laws is used. The Harten–Lax–van Leer-contact approximate Riemann solver is used to reconstruct the Riemann problem in the FVM. The proposed method is validated against published analytical, numerical, and experimental data, indicating that the SGUM is robust and treats the source terms in different flow conditions well. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00221686.2011.649838 [article] Source term treatment of SWEs using surface gradient upwind method [texte imprimé] / Jaan Hui Pu, Auteur ; Cheng, Nian-Sheng, Auteur ; Keat Tan, Soon, Auteur . - 2012 . - pp. 145-153. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 50 N° 2 (Mars/Avril 2012) . - pp. 145-153 Mots-clés : Finite  volume  model  Harten–Lax–van  Leer-contact  solver  Monotonic  upwind  scheme  Source  term  Surface  gradient  upwind  method  Well-balanced  scheme Résumé : Owing to unpredictable bed topography conditions in natural shallow flows, various numerical methods have been developed to improve the treatment of source terms in the shallow water equations. The surface gradient method is an attractive approach as it includes a numerically simple approach to model flows over topographically-varied channels. To further improve the performance of this method, this study deals with the numerical improvement of the shallow-flow source terms. The so-called surface gradient upwind method (SGUM) integrates the source term treatment in the inviscid discretization scheme. A finite volume model (FVM) with the monotonic upwind scheme for conservative laws is used. The Harten–Lax–van Leer-contact approximate Riemann solver is used to reconstruct the Riemann problem in the FVM. The proposed method is validated against published analytical, numerical, and experimental data, indicating that the SGUM is robust and treats the source terms in different flow conditions well. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00221686.2011.649838