Mesure acoustique de vitesse lagrangienne dans un jet d'air turbulent - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Acoustical Lagrangian velocity measurement in a turbulent air jet

Mesure acoustique de vitesse lagrangienne dans un jet d'air turbulent

Résumé

The aim of this work is the experimental study of turbulence in an air jet from the lagrangian viewpoint. Fluid particle tracking is achieved by injection of small helium-filled soap bubbles, density-matched with air. The three components of the bubble velocity vector have been measured by a new method, based on the acoustical Doppler effect. A substantial part of the inertial range is resolved. Velocity components have gaussian density probability function, and are statistically independent with one another. Velocity autocorrelation are well fitted by an exponential function. Transverse components are indistinguishable, but differ from the longitudinal one. As a jet has a mean velocity, simultaneous hot-wire measurement were possible. Lagrangian and Eulerian velocity probability density functions are very close to each other. Integral time scale is shorter for the eulerian case, for a given location in the flow. Intermittency is more pronounced in the Lagrangian case, with a smaller inertial range. A significant cross-correlation between Lagrangian and Eulerian longitudinal velocities has been found. No correlation exists between transverse Lagrangian and Longitudinal Eulerian components. This suggests that a proper modeling of this phenomenon is likely to be non purely scalar.
Le but de cette thèse est l'étude expérimentale de la turbulence dans un jet d'air du point de vue lagrangien. Le repérage des particules fluides a été fait à l'aide de bulles de savon de diamètre millimétrique, gonflées à l'hélium pour que leur densité soit celle de l'air. Un système de mesure original, basé sur l'effet Doppler acoustique, a permis de mesurer simultanément les trois composantes du vecteur vitesse des bulles. La dynamique temporelle et spatiale utile donne accès à l'essentiel de la gamme inertielle. Les composantes de vitesse ont des densités de probabilité gaussiennes, et sont statistiquement indépendantes entre elles. Les autocorrélations ont des formes très proches d'une exponentielle. Les deux composantes transverses sont indiscernables mais diffèrent de la composante longitudinale. L'utilisation d'un écoulement avec une vitesse moyenne a autorisé la mesure simultanée de vitesses eulériennes. Les densités de probabilité des vitesses lagangienne et eulérienne ont été trouvées très proches. Le temps intégral est plus faible dans le cas eulérien, à position dans le jet donnée. L'intermittence, mesurée par le facteur d'aplatissement des incréments de vitesse, est plus prononcée dans le cas lagrangien, avec un domaine inertiel plus restreint. D'autre part, une intercorrélation significative existe entre les composantes longitudinales de vitesse lagrangienne et eulérienne, mais pas entre composantes transverse et longitudinale. Ceci suggère que le mécanisme sous-jacent a une origine non purement scalaire.
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Dates et versions

tel-00011343 , version 1 (11-01-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011343 , version 1

Citer

Philippe Gervais. Mesure acoustique de vitesse lagrangienne dans un jet d'air turbulent. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011343⟩
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