Etude détaillée des structures cohérentes de la zone tampon de la turbulence de paroi à l'aide de données de PIV stéréoscopique

par Jie Lin

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Michel Stanislas.

Soutenue en 2006

à l'Ecole Centrale de Lille .


  • Résumé

    Une expérience de PIV stéréoscopique, dans une couche limite turbulente et dans dix plans parallèles à la paroi à Reθ [thêta] = 7800, a été analysée en détail. Les objectifs du travail étaient d'étudier les caractéristiques de l'écoulement turbulent dans la région 14. 5 < y+ < 48. 0, d'observer et de mesurer les structures cohérentes (‘streaks’, ‘ejections’, ‘sweeps’ et tourbillons longitudinaux) et de trouver les relations spatiales entre elles afin de fournir un modèle d'organisation près de la paroi. Cette étude a commencé par le choix de la méthode la plus appropriée pour le traitement des données de SPIV, afin d'obtenir les champs de vitesse instantanés. Puis, les statistiques générales de la turbulence ont été analysées et comparées aux résultats d'autres études pour valider la base de données. Les corrélations ont été calculées pour démontrer l'existence des structures cohérentes. Ensuite, ces structures ont été détectées par une méthode que l’on a développée et qui est basée sur l'identification. Leurs caractéristiques statistiques ont été étudiées en détail. Enfin, les corrélations ont été réalisées entre les structures détectées. Les résultats et ces analyses statistiques fournissent des informations sur l'organisation de ces structures dans l'écoulement. Cette étude montre que les ‘ejections’ et ‘sweeps’ sont associés aux ‘streaks’ lent et rapide respectivement et qu’ils sont fortement liés aux tourbillons longitudinaux. Les caractéristiques de ces structures cohérentes sont mesurées. On montre qu'elles dépendent de la distance à la paroi. Par ailleurs, les résultats confirment le modèle d'appariement de tourbillons

  • Titre traduit

    Detailed analysis of coherent structures in near-wall turbulence by stereoscopic PIV


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    A Stereoscopic PIV experiment, performed on a fully developed turbulent flow along a flat plate at Reθ [thêta] = 7800 and in 10 streamwise-spanwise planes parallel to the wall, has been analyzed in detail. The objectives of the work were to study the characteristics of the turbulent flow in the region 114. 5 ≤ y+ ≤ 48. 0, to observe and quantify the coherent structures (e. G. Steaks, ejections, sweeps and streamwise vortices) and to investigate the spatial relations between them so as to provide an organization model near the wall. The present study began with the selection of the most suitable method for the SPIV processing, which was used to obtain the 2D3C instantaneous velocity fields. Then the basic statistics of the turbulence were analyzed and compared to the results of other studies to validate the database. The two-point spatial correlations were computed to evidence the existence of coherent structures. Following that, these structures were detected by a newly developed method based on pattern recognition and their statistical characteristics were investigated in detail. Finally, the two-point correlations were performed on these structures. The results and this statistical analysis provide information on the flow organization. The present study shows that the wall attached streamwise vortices are centred in the region 20 to 30 wall units. Ejections and sweeps are associated with low and high speed streaks respectively and both are strongly linked to streamwise vortices. The characteristics of these coherent structures are quantified and they depend on wall distance. Moreover, the results support the idea of ‘merging of vortices’

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 7-xxii-266 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-211, 170 réf.

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2006-382
  • Bibliothèque : Ecole Centrale de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Centre de documentation.
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