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Auteur Katopodes, Nikoloas D.
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Affiner la rechercheCoupling of U-Tube and Shear Layer Oscillations in an Interconnected Flow Compartment / Chua, Lloyd H. C. in Journal of engineering mechanics, Vol. 132 N°7 (Juillet 2006)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°7 (Juillet 2006) . - 764-770 p.
Titre : Coupling of U-Tube and Shear Layer Oscillations in an Interconnected Flow Compartment Titre original : Accouplement des Oscillations de Couche de Tube et de Cisaillement de U dans un Compartiment Relié Ensemble d'Ecoulement Type de document : texte imprimé Auteurs : Chua, Lloyd H. C., Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique ; Shuy, E. B., Auteur Article en page(s) : 764-770 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Vortex shedding Feedback Oscillatory flow Resonance Jets Coupling Perte de vortex Rétroaction Ecoulement oscillant Accouplement Index. décimale : 621.34 Résumé : Results of experiments conducted in a 2-m high flume at large Reynolds numbers are reported in this paper. The flume was partitioned into two compartments. Flow entered the bottom of the upstream test compartment as a wall jet, at jet Reynolds number ranging from 11,000 to 170,000. Periodic oscillations of the free surface in the two compartments resembling the oscillatory flow in a liquid-filled U-tube, and large coherent structures formed above the potential core of the wall jet were observed. Coupling of the U-tube oscillations and vortex shedding is attributed to fluid-dynamic and fluid-resonant feedback processes. For test compartment length, Lc=0.8 m, fluid-resonant feedback was found to be dominant, and the shear layer was observed to oscillate at the natural frequency of the two-compartment, U-tube system. The observed U-tube oscillations are initiated by the oscillations of the shear layer at a frequency equal to the subharmonic component for the U-tube. The flow oscillations were generally weaker for Lc=1.2 and 2.0 m with oscillation frequencies governed by fluid-dynamic feedback, verified from a comparison with the results from a previously reported study.
Des résultats des expériences entreprises dans une 2-m haute canalisation à de grands nombres de Reynolds sont rapportés en cet article. La canalisation a été divisée dans deux compartiments. L'écoulement a écrit le fond du compartiment ascendant d'essai comme un mur voyagent en jet, à voyagent en jet le nombre de Reynolds s'étendant de 11.000 à 170.000. On a observé les oscillations périodiques de la surface libre dans les deux compartiments ressemblant à l'écoulement oscillant dans un tube en U liquide-rempli, et les grandes structures logiques formées au-dessus du noyau potentiel du mur voyagent en jet. L'accouplement des oscillations de tube en U et de la perte de vortex est attribué aux procédés fluide-dynamiques et fluide-résonnants de rétroaction. Pour la longueur de compartiment d'essai, Lc=0.8 m, rétroaction fluide-résonnante est avéré dominant, et la couche de cisaillement a été observée pour osciller à la fréquence normale du deux-compartiment, système de tube en U. Les oscillations observées de tube en U sont lancées par les oscillations de la couche de cisaillement à une fréquence égale au composant subharmonic pour le tube en U. Les oscillations d'écoulement étaient généralement plus faibles Lc=1.2 et 2.0 m avec des fréquences d'oscillation régies par la rétroaction fluide-dynamique, vérifiée d'une comparaison avec les résultats d'une étude précédemment rapportée.
En ligne : chcchua@ntu.edu.sg, cshuyeb@ntu.edu.sg [article] Coupling of U-Tube and Shear Layer Oscillations in an Interconnected Flow Compartment = Accouplement des Oscillations de Couche de Tube et de Cisaillement de U dans un Compartiment Relié Ensemble d'Ecoulement [texte imprimé] / Chua, Lloyd H. C., Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique ; Shuy, E. B., Auteur . - 764-770 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°7 (Juillet 2006) . - 764-770 p.
Mots-clés : Vortex shedding Feedback Oscillatory flow Resonance Jets Coupling Perte de vortex Rétroaction Ecoulement oscillant Accouplement Index. décimale : 621.34 Résumé : Results of experiments conducted in a 2-m high flume at large Reynolds numbers are reported in this paper. The flume was partitioned into two compartments. Flow entered the bottom of the upstream test compartment as a wall jet, at jet Reynolds number ranging from 11,000 to 170,000. Periodic oscillations of the free surface in the two compartments resembling the oscillatory flow in a liquid-filled U-tube, and large coherent structures formed above the potential core of the wall jet were observed. Coupling of the U-tube oscillations and vortex shedding is attributed to fluid-dynamic and fluid-resonant feedback processes. For test compartment length, Lc=0.8 m, fluid-resonant feedback was found to be dominant, and the shear layer was observed to oscillate at the natural frequency of the two-compartment, U-tube system. The observed U-tube oscillations are initiated by the oscillations of the shear layer at a frequency equal to the subharmonic component for the U-tube. The flow oscillations were generally weaker for Lc=1.2 and 2.0 m with oscillation frequencies governed by fluid-dynamic feedback, verified from a comparison with the results from a previously reported study.
Des résultats des expériences entreprises dans une 2-m haute canalisation à de grands nombres de Reynolds sont rapportés en cet article. La canalisation a été divisée dans deux compartiments. L'écoulement a écrit le fond du compartiment ascendant d'essai comme un mur voyagent en jet, à voyagent en jet le nombre de Reynolds s'étendant de 11.000 à 170.000. On a observé les oscillations périodiques de la surface libre dans les deux compartiments ressemblant à l'écoulement oscillant dans un tube en U liquide-rempli, et les grandes structures logiques formées au-dessus du noyau potentiel du mur voyagent en jet. L'accouplement des oscillations de tube en U et de la perte de vortex est attribué aux procédés fluide-dynamiques et fluide-résonnants de rétroaction. Pour la longueur de compartiment d'essai, Lc=0.8 m, rétroaction fluide-résonnante est avéré dominant, et la couche de cisaillement a été observée pour osciller à la fréquence normale du deux-compartiment, système de tube en U. Les oscillations observées de tube en U sont lancées par les oscillations de la couche de cisaillement à une fréquence égale au composant subharmonic pour le tube en U. Les oscillations d'écoulement étaient généralement plus faibles Lc=1.2 et 2.0 m avec des fréquences d'oscillation régies par la rétroaction fluide-dynamique, vérifiée d'une comparaison avec les résultats d'une étude précédemment rapportée.
En ligne : chcchua@ntu.edu.sg, cshuyeb@ntu.edu.sg
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°2 (Fevrier 2006) . - 220-230 p.
Titre : Fully Nonlinear Boussinesq-Type Equations for Waves and Currents Over Porous Beds Titre original : Type Entièrement Non-Linéaire d'Equations de Boussinesq pour des Vagues et des Lits poreux d'excédent de Courants Type de document : texte imprimé Auteurs : Qin Chen, Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique Article en page(s) : 220-230 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Water waves Boussinesq equations Porous media Nearshore circulation Currents Vagues d'eau Equations de Boussinesq Médias poreux Près de la circulation de rivage Courants Index. décimale : 621.34 Résumé : The Paper introduces a complete set of Boussinesq type equations suitable for water waves and wave induced nearshore circulation over an inhomogeneous, permeable bottom. The Derivation starts with the conventional exapnsion of the fluid particle velocity as a polynomial of the vertical coordinate z followed by the depth integration of the vertical comonents of the Euler equations for the fluid layer and the volume averaged for the porous layer to obtain the pressure field. Inserting the kinematics and pressure field into the Euler and volume averaged equations on the horizontal plane results in a set of Boussinesq type momentum equations with vertical vorticity and z-dependent terms. A new approach to eliminating the z dependency in the Boussinesq-type equations is introduced. It allows for the existence and advection of the vertical vorticity in the flow field with the accuracy consistent with the level of approximation in the Boussinesq type equations for the pure wave motion. Examination of the scaling of the resistance force reveals the significance of the vertical velocity to the pressure field in the porous layer and leads to the retention of higher order terms associated with the resistance force. The Equations are truncated at O(µ²+²), where µ= measure of frequency dispersion. An analysis of the vortical property of the resultant equations indicates that the energy dissipation in the porous layer can serve as a source of vertical vorticity up to the leading order. In comparison with the existing Boussinesq-type equations for both permeable and impermeable bottoms, the complete set of equations improve the accuracy of potential vorticity as well as the damping rate. The New equations retain the conservation of potential vorticity up to O(µ²). Such a property is desirable for modeling wave induced near shore circulation but is absent in existing Boussinesq type equations.
Le papier présente un ensemble complet de type équations de Boussinesq appropriées aux vagues de l'eau et à la circulation de nearshore induite par vague au-dessus d'un fond non homogène et perméable. La dérivation commence par l'exapnsion conventionnel de la vitesse liquide de particules comme polynôme de la coordonnée verticale z suivie de l'intégration de profondeur des comonents verticaux des équations d'Euler pour la couche liquide et le volume ramenés à une moyenne pour que la couche poreuse obtienne le champ de pression. L'insertion du domaine de cinématique et de pression dans l'Euler et les équations ramenées à une moyenne par volume sur le plan horizontal a comme conséquence un ensemble de type de Boussinesq équations d'élan avec la vorticité verticale et les limites z-dépendantes. Une nouvelle approche à éliminer la dépendance de z dans le Boussinesq-type équations est présentée. Elle tient compte de l'existence et de l'advection de la vorticité verticale dans le domaine d'écoulement avec l'exactitude conformée au niveau de l'approximation dans le type équations de Boussinesq pour le mouvement pur de vague. L'examen de la graduation de la force de résistance indique la signification de la vitesse verticale au champ de pression dans la couche poreuse et mène à la conservation des limites d'ordre plus supérieur liées à la force de résistance. Les équations sont tronquées à O(µ²+²), où µ = mesure de dispersion de fréquence. Une analyse de la propriété vortical des équations résultantes indique que la dissipation d'énergie dans la couche poreuse peut servir de source de vorticité verticale jusqu'au principal ordre. En comparaison du Boussinesq-type existant équations pour les fonds perméables et imperméables, l'ensemble complet d'équations améliorent l'exactitude de la vorticité potentielle aussi bien que le taux d'atténuation. Les nouvelles équations maintiennent la conservation de la vorticité potentielle jusqu'à O(µ²). Une telle propriété est souhaitable pour modeler la vague induite près de la circulation de rivage mais est absente dans le type existant équations de Boussinesq
En ligne : qchen@jaguar1.usouthal.edu [article] Fully Nonlinear Boussinesq-Type Equations for Waves and Currents Over Porous Beds = Type Entièrement Non-Linéaire d'Equations de Boussinesq pour des Vagues et des Lits poreux d'excédent de Courants [texte imprimé] / Qin Chen, Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique . - 220-230 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°2 (Fevrier 2006) . - 220-230 p.
Mots-clés : Water waves Boussinesq equations Porous media Nearshore circulation Currents Vagues d'eau Equations de Boussinesq Médias poreux Près de la circulation de rivage Courants Index. décimale : 621.34 Résumé : The Paper introduces a complete set of Boussinesq type equations suitable for water waves and wave induced nearshore circulation over an inhomogeneous, permeable bottom. The Derivation starts with the conventional exapnsion of the fluid particle velocity as a polynomial of the vertical coordinate z followed by the depth integration of the vertical comonents of the Euler equations for the fluid layer and the volume averaged for the porous layer to obtain the pressure field. Inserting the kinematics and pressure field into the Euler and volume averaged equations on the horizontal plane results in a set of Boussinesq type momentum equations with vertical vorticity and z-dependent terms. A new approach to eliminating the z dependency in the Boussinesq-type equations is introduced. It allows for the existence and advection of the vertical vorticity in the flow field with the accuracy consistent with the level of approximation in the Boussinesq type equations for the pure wave motion. Examination of the scaling of the resistance force reveals the significance of the vertical velocity to the pressure field in the porous layer and leads to the retention of higher order terms associated with the resistance force. The Equations are truncated at O(µ²+²), where µ= measure of frequency dispersion. An analysis of the vortical property of the resultant equations indicates that the energy dissipation in the porous layer can serve as a source of vertical vorticity up to the leading order. In comparison with the existing Boussinesq-type equations for both permeable and impermeable bottoms, the complete set of equations improve the accuracy of potential vorticity as well as the damping rate. The New equations retain the conservation of potential vorticity up to O(µ²). Such a property is desirable for modeling wave induced near shore circulation but is absent in existing Boussinesq type equations.
Le papier présente un ensemble complet de type équations de Boussinesq appropriées aux vagues de l'eau et à la circulation de nearshore induite par vague au-dessus d'un fond non homogène et perméable. La dérivation commence par l'exapnsion conventionnel de la vitesse liquide de particules comme polynôme de la coordonnée verticale z suivie de l'intégration de profondeur des comonents verticaux des équations d'Euler pour la couche liquide et le volume ramenés à une moyenne pour que la couche poreuse obtienne le champ de pression. L'insertion du domaine de cinématique et de pression dans l'Euler et les équations ramenées à une moyenne par volume sur le plan horizontal a comme conséquence un ensemble de type de Boussinesq équations d'élan avec la vorticité verticale et les limites z-dépendantes. Une nouvelle approche à éliminer la dépendance de z dans le Boussinesq-type équations est présentée. Elle tient compte de l'existence et de l'advection de la vorticité verticale dans le domaine d'écoulement avec l'exactitude conformée au niveau de l'approximation dans le type équations de Boussinesq pour le mouvement pur de vague. L'examen de la graduation de la force de résistance indique la signification de la vitesse verticale au champ de pression dans la couche poreuse et mène à la conservation des limites d'ordre plus supérieur liées à la force de résistance. Les équations sont tronquées à O(µ²+²), où µ = mesure de dispersion de fréquence. Une analyse de la propriété vortical des équations résultantes indique que la dissipation d'énergie dans la couche poreuse peut servir de source de vorticité verticale jusqu'au principal ordre. En comparaison du Boussinesq-type existant équations pour les fonds perméables et imperméables, l'ensemble complet d'équations améliorent l'exactitude de la vorticité potentielle aussi bien que le taux d'atténuation. Les nouvelles équations maintiennent la conservation de la vorticité potentielle jusqu'à O(µ²). Une telle propriété est souhaitable pour modeler la vague induite près de la circulation de rivage mais est absente dans le type existant équations de Boussinesq
En ligne : qchen@jaguar1.usouthal.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°2 (Fevrier 2006) . - 125-132 p.
Titre : Green 's Function of the Linearized de Saint-Venant Equations Titre original : Fonction de Green des Equations Linéarisées de Saint Venant Type de document : texte imprimé Auteurs : Ridolfi, Luca, Auteur ; Porporato, Amilcare, Auteur ; Revelli, Roberto ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique Article en page(s) : 125-132 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Channel flow Waves Mathematical models Stability analysis Green function Wave equations Ecoulement de la Manche Vagues Modèles mathématiques Analyse de stabilité Fonction verte Equations d'ondes Index. décimale : 621.34 Résumé : We derive and discuss the Green's function of the linearized de Saint Venant equations (LSVEs) for shallow water waves in channels and rivers. The Analysis offers a unified description of previous results on LSVEs regarding, in particular, the existence of three simple linear waves whose interplay determines all the evolution of the solution, the role of the Froude number (F) in all its range of variability (both in subcritical and supercritical conditions), and the physical reason of the instability for F>2 and its convective nature.
Nous dérivons et discutons la fonction de Green des équations linéarisées de de Saint Venant (LSVEs) pour les vagues peu profondes de l'eau dans les canaux et les fleuves. L'analyse offre à une description unifiée des résultats précédents sur LSVEs concernant, en particulier, à l'existence de trois vagues linéaires simples dont l'effet détermine toute l'évolution de la solution, le rôle du nombre de Froude (f) dans toute sa gamme de la variabilité (toutes les deux en conditions sous-critiques et supercritiques), et à la raison physique de l'instabilité pour F 2 et sa nature convectrice.[article] Green 's Function of the Linearized de Saint-Venant Equations = Fonction de Green des Equations Linéarisées de Saint Venant [texte imprimé] / Ridolfi, Luca, Auteur ; Porporato, Amilcare, Auteur ; Revelli, Roberto ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique . - 125-132 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°2 (Fevrier 2006) . - 125-132 p.
Mots-clés : Channel flow Waves Mathematical models Stability analysis Green function Wave equations Ecoulement de la Manche Vagues Modèles mathématiques Analyse de stabilité Fonction verte Equations d'ondes Index. décimale : 621.34 Résumé : We derive and discuss the Green's function of the linearized de Saint Venant equations (LSVEs) for shallow water waves in channels and rivers. The Analysis offers a unified description of previous results on LSVEs regarding, in particular, the existence of three simple linear waves whose interplay determines all the evolution of the solution, the role of the Froude number (F) in all its range of variability (both in subcritical and supercritical conditions), and the physical reason of the instability for F>2 and its convective nature.
Nous dérivons et discutons la fonction de Green des équations linéarisées de de Saint Venant (LSVEs) pour les vagues peu profondes de l'eau dans les canaux et les fleuves. L'analyse offre à une description unifiée des résultats précédents sur LSVEs concernant, en particulier, à l'existence de trois vagues linéaires simples dont l'effet détermine toute l'évolution de la solution, le rôle du nombre de Froude (f) dans toute sa gamme de la variabilité (toutes les deux en conditions sous-critiques et supercritiques), et à la raison physique de l'instabilité pour F 2 et sa nature convectrice.
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°2 (Fevrier 2006) . - 211-219 p.
Titre : Numerical Simulation of Solitary Waves Using Velocity-Vorticity Formulation of Navier-Stokes Equations Titre original : La Simulation Numérique des Vagues Solitaires Employant la Formulation de Vorticité de Vitesse de Navier Charge des Equations Type de document : texte imprimé Auteurs : Lo, D. C., Auteur ; Young, D. L., Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique Article en page(s) : 211-219 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Solitary waves Velocity Free surfaces Numerical models Simulation Wave equations Vagues solitaires Vitesse Surfaces libres Modèles numériques Equations d'ondes Index. décimale : 621.34 Résumé : This Paper presents the development of a novel numerical scheme to study solitary wave phenomena using velocity vorticity formulation instead of the primitive variable (velocity-pressure) form for the Navier-Stokes equations. The Free surface boundary conditions are accordingly modified to obtain the equations in the velocity and vorticity form without involving the pressure term. The Kinematics of the fluid domain for the free surface flow is described using an arbitrary Lagrangian-Eulerian method. The Proposed model is first validated with numerical and analytical solutions available from the literature for the following cases: (1) an oblique rigid-li driven cavity flow and (2) an incident solitary wave. Then the versatility of the algorithm is demonstrated by obtaining numerical resultsfor (3) periodic waves generated in a channel by a piston wave maker, and (4) solitary waves generated by critical flow over a submerged solid structure. The Salient characteristics of the propagation of solitary waves are well illustrated in the present study.
Cet article présente le développement d'un arrangement numérique de roman à l'étude les phénomènes que solitaires de vague employant la formulation de vorticité de vitesse au lieu de la forme variable primitive (de vitesse-pression) pour Navier-Charge des équations. Les conditions de frontière extérieurs libres sont en conséquence modifiés pour obtenir les équations sous la forme de vitesse et de vorticité sans impliquer la limite de pression. La cinématique du domaine liquide pour l'écoulement extérieur libre est décrite en utilisant une méthode Lagrangienne-Eulerian arbitraire. Le modèle proposé est d'abord validé avec les solutions numériques et analytiques fournies par la littérature pour les cas suivants : (1) un écoulement de cavité conduit parLi oblique et (2) une vague solitaire d'incident. Alors la polyvalence de l'algorithme est démontrée en obtenant les vagues périodiques du resultsfor (3) numérique produites dans un canal par un fabricant de vague de piston, et (4) les vagues solitaires produites par l'excédent critique d'écoulement une structure pleine submergée. Les caractéristiques saillantes de la propagation des vagues solitaires sont bien illustrées dans la présente étude.
En ligne : loderg@ntu.edu.tw, dlyoung@ntu.edu.tw [article] Numerical Simulation of Solitary Waves Using Velocity-Vorticity Formulation of Navier-Stokes Equations = La Simulation Numérique des Vagues Solitaires Employant la Formulation de Vorticité de Vitesse de Navier Charge des Equations [texte imprimé] / Lo, D. C., Auteur ; Young, D. L., Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique . - 211-219 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°2 (Fevrier 2006) . - 211-219 p.
Mots-clés : Solitary waves Velocity Free surfaces Numerical models Simulation Wave equations Vagues solitaires Vitesse Surfaces libres Modèles numériques Equations d'ondes Index. décimale : 621.34 Résumé : This Paper presents the development of a novel numerical scheme to study solitary wave phenomena using velocity vorticity formulation instead of the primitive variable (velocity-pressure) form for the Navier-Stokes equations. The Free surface boundary conditions are accordingly modified to obtain the equations in the velocity and vorticity form without involving the pressure term. The Kinematics of the fluid domain for the free surface flow is described using an arbitrary Lagrangian-Eulerian method. The Proposed model is first validated with numerical and analytical solutions available from the literature for the following cases: (1) an oblique rigid-li driven cavity flow and (2) an incident solitary wave. Then the versatility of the algorithm is demonstrated by obtaining numerical resultsfor (3) periodic waves generated in a channel by a piston wave maker, and (4) solitary waves generated by critical flow over a submerged solid structure. The Salient characteristics of the propagation of solitary waves are well illustrated in the present study.
Cet article présente le développement d'un arrangement numérique de roman à l'étude les phénomènes que solitaires de vague employant la formulation de vorticité de vitesse au lieu de la forme variable primitive (de vitesse-pression) pour Navier-Charge des équations. Les conditions de frontière extérieurs libres sont en conséquence modifiés pour obtenir les équations sous la forme de vitesse et de vorticité sans impliquer la limite de pression. La cinématique du domaine liquide pour l'écoulement extérieur libre est décrite en utilisant une méthode Lagrangienne-Eulerian arbitraire. Le modèle proposé est d'abord validé avec les solutions numériques et analytiques fournies par la littérature pour les cas suivants : (1) un écoulement de cavité conduit parLi oblique et (2) une vague solitaire d'incident. Alors la polyvalence de l'algorithme est démontrée en obtenant les vagues périodiques du resultsfor (3) numérique produites dans un canal par un fabricant de vague de piston, et (4) les vagues solitaires produites par l'excédent critique d'écoulement une structure pleine submergée. Les caractéristiques saillantes de la propagation des vagues solitaires sont bien illustrées dans la présente étude.
En ligne : loderg@ntu.edu.tw, dlyoung@ntu.edu.tw
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°9 (Septembre 2006) . - 1015-1025 p.
Titre : Spatial and Temporal Characteristics of Transient Extreme Wave Profiles on Depth-Varying Currents Titre original : Caractéristiques Spatiales et Temporelles des Profils Extrêmes Passagers de Vague sur les Courants Profondeur-Variables Type de document : texte imprimé Auteurs : Yao, Aifeng, Auteur ; Wu, Chin H., Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique Article en page(s) : 1015-1025 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Transient flow Shear waves Asymmetry Currents Laboratory tests Ecoulement transitoire Vague de cisaillement Asymétrie Courants Essais en laboratoire Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The results of laboratory experiments on transient (short lived), extreme (highest nonbreaking) waves on depth-varying currents are reported. A new feedback control wave focusing method on currents was developed to create transient, extreme waves in the presence of desired depth-varying currents at the prescribed position. Both wave profiles and time series of surface displacements were measured to examine the spatial and temporal characteristics of extreme waves. Wavelengths estimated from dispersion relations consistently underestimated those measured directly from the video images of transient extreme waves. This underestimation well correlates with a proposed wavelength asymmetry parameter ξ (a ratio of the trough length to the crest length), suggesting the rapid change of a transient wave profile during a wave cycle. The effects of the current shear on transient, extreme wave profiles are recognized. The negative shear increased the limiting wave steepness but reduced the vertical asymmetry. The vertical asymmetry could be remarkably augmented by the positive current shear, while the limiting wave steepness was reduced. These results were clearly observed in the spatial wave profiles, but not in the time series of the surface displacement.
Les résultats des expériences de laboratoire sur la coupure (de courte durée), les vagues extrêmes (plus haut nonbreaking) sur les courants profondeur-variables sont rapportés. Une méthode se focalisante de nouvelle de rétroaction vague de commande sur des courants a été développée pour créer passager, vagues d'extrémité en présence des courants profondeur-variables désirés à la position prescrite. Des profils de vague et les séries chronologiques de déplacements extérieurs ont été mesurés pour examiner les caractéristiques spatiales et temporelles des vagues extrêmes. Les longueurs d'onde estimées à partir des relations de dispersion ont uniformément sous-estimé ceux mesurés directement à partir des images visuelles des vagues extrêmes passagères. Ce puits de sous-estimation se corrèle avec un paramètre proposé ξ d'asymétrie de longueur d'onde ; (un rapport de la longueur de cuvette à la longueur de crête), suggérant le changement rapide d'un profil passager de vague pendant un cycle de vague. Les effets du cisaillement courant sur des profils passagers et extrêmes de vague sont identifiés. Le cisaillement négatif a augmenté l'inclination limiteuse de vague mais a réduit l'asymétrie verticale. L'asymétrie verticale pourrait être remarquablement augmentée par le cisaillement courant positif, alors que l'inclination limiteuse de vague était réduite. On a clairement observé ces résultats dans les profils spatiaux de vague, mais pas de la série chronologique du déplacement extérieur.
En ligne : chinwu@engr.wisc.edu [article] Spatial and Temporal Characteristics of Transient Extreme Wave Profiles on Depth-Varying Currents = Caractéristiques Spatiales et Temporelles des Profils Extrêmes Passagers de Vague sur les Courants Profondeur-Variables [texte imprimé] / Yao, Aifeng, Auteur ; Wu, Chin H., Auteur ; Katopodes, Nikoloas D., Editeur scientifique . - 1015-1025 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°9 (Septembre 2006) . - 1015-1025 p.
Mots-clés : Transient flow Shear waves Asymmetry Currents Laboratory tests Ecoulement transitoire Vague de cisaillement Asymétrie Courants Essais en laboratoire Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The results of laboratory experiments on transient (short lived), extreme (highest nonbreaking) waves on depth-varying currents are reported. A new feedback control wave focusing method on currents was developed to create transient, extreme waves in the presence of desired depth-varying currents at the prescribed position. Both wave profiles and time series of surface displacements were measured to examine the spatial and temporal characteristics of extreme waves. Wavelengths estimated from dispersion relations consistently underestimated those measured directly from the video images of transient extreme waves. This underestimation well correlates with a proposed wavelength asymmetry parameter ξ (a ratio of the trough length to the crest length), suggesting the rapid change of a transient wave profile during a wave cycle. The effects of the current shear on transient, extreme wave profiles are recognized. The negative shear increased the limiting wave steepness but reduced the vertical asymmetry. The vertical asymmetry could be remarkably augmented by the positive current shear, while the limiting wave steepness was reduced. These results were clearly observed in the spatial wave profiles, but not in the time series of the surface displacement.
Les résultats des expériences de laboratoire sur la coupure (de courte durée), les vagues extrêmes (plus haut nonbreaking) sur les courants profondeur-variables sont rapportés. Une méthode se focalisante de nouvelle de rétroaction vague de commande sur des courants a été développée pour créer passager, vagues d'extrémité en présence des courants profondeur-variables désirés à la position prescrite. Des profils de vague et les séries chronologiques de déplacements extérieurs ont été mesurés pour examiner les caractéristiques spatiales et temporelles des vagues extrêmes. Les longueurs d'onde estimées à partir des relations de dispersion ont uniformément sous-estimé ceux mesurés directement à partir des images visuelles des vagues extrêmes passagères. Ce puits de sous-estimation se corrèle avec un paramètre proposé ξ d'asymétrie de longueur d'onde ; (un rapport de la longueur de cuvette à la longueur de crête), suggérant le changement rapide d'un profil passager de vague pendant un cycle de vague. Les effets du cisaillement courant sur des profils passagers et extrêmes de vague sont identifiés. Le cisaillement négatif a augmenté l'inclination limiteuse de vague mais a réduit l'asymétrie verticale. L'asymétrie verticale pourrait être remarquablement augmentée par le cisaillement courant positif, alors que l'inclination limiteuse de vague était réduite. On a clairement observé ces résultats dans les profils spatiaux de vague, mais pas de la série chronologique du déplacement extérieur.
En ligne : chinwu@engr.wisc.edu
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