Viscous spreading of an inertial wave beam in a rotating fluid

We report experimental measurements of inertial waves generated by an oscillating cylinder in a rotating fluid. The two-dimensional wave takes place in a stationary cross-shaped wavepacket. Velocity and vorticity fields in a vertical plane normal to the wavemaker are measured by a corotating Particule Image Velocimetry system. The viscous spreading of the wave beam and the associated decay of the velocity and vorticity envelopes are characterized. They are found in good agreement with the similarity solution of a linear viscous theory, derived under a quasi-parallel assumption similar to the classical analysis of Thomas and Stevenson [J. Fluid Mech. 54 (3), 495-506 (1972)] for internal waves

Direct measurements of anisotropic energy transfers in a rotating turbulence experiment

We investigate experimentally the influence of a background rotation on the energy transfers in decaying grid turbulence. The anisotropic energy flux density, ${\bf F} ({\bf r}) =$, where $\delta {\bf u}$ is the vector velocity increment over separation ${\bf r}$, is determined for the first time using Particle Image Velocimetry. We show that rotation induces an anisotropy of the energy flux $\nabla \cdot {\bf F}$, which leads to an anisotropy growth of the energy distribution $E({\bf r}) = < (\delta {\bf u})^2 >$, in agreement with the K\'arm\'an-Howarth-Monin equation. Surprisingly, our results prove that this anisotropy growth is essentially driven by a nearly radial, but orientation-dependent, energy flux density ${\bf F} ({\bf r})$.Comment: to appear in Physical Review Letters (July 8, 2011 issue

Transferts anisotropes d'énergie en turbulence en rotation et excitation de modes d'inertie

Nous présentons une étude expérimentale de l'influence d'une rotation d'ensemble sur le déclin d'un écoulement turbulent dans une géométrie confinée. L'écoulement est généré en translatant rapidement une grille dans un récipient parallélépipédique, et nous mesurons les champs de vitesse dans un plan vertical (parallèle à l'axe de rotation) grâce à un dispositif de PIV embarqué. Nous montrons dans un premier temps qu'une partie significative de l'énergie est contenue dans un écoulement moyen reproductible, qui s'identifie à une superposition de modes d'inertie résonnants de la cuve. Le couplage possible entre cet écoulement et la turbulence suggère que la turbulence ainsi créée n'est pas en déclin libre. Nous montrons cependant qu'il est possible d'inhiber l'apparition de ces modes d'inertie en modifiant les caractéristiques géométriques de la grille. Cette nouvelle configuration permet alors de caractériser dans l'espace physique les transferts d'énergie pour une turbulence en déclin libre. L'énergie associée aux incréments de vitesse et la densité de flux d'énergie sont calculées à partir d'un grand nombre de réalisations indépendantes. Nous montrons que la rotation provoque une forte bidimensionalisation de la distribution d'énergie, et que celle-ci est contrôlée par une densité de flux d'énergie qui reste quasi-radiale, mais qui fait apparaître une dépendance angulaire marquée. Enfin, nous étudions également l'écoulement dans un cube, que nous soumettons à une libration longitudinale afin d'exciter les modes observés initialement avec le dispositif de turbulence de grille. En comparant les champs de vitesse expérimentaux aux prédictions numériques des modes inviscides, nous montrons que seul un certain nombre de modes, compatibles avec les symétries du forçage, peuvent être excités par libration. Nous caractérisons en particulier la résonance du mode de plus bas ordre compatible avec les symétries du forçage, et discutons du rôle de la viscosité.We investigate the effect of a backgroung rotation on the decay of a turbulent flow in a confined geometry. Turbulence is generated by rapidly towing a grid in a parallelepipedic water tank. The velocity fields of a large number of independent decays are measured in a vertical plane parallel to the rotation axis using a corotating Particle Image Velocimetry system. We first show that a significant amount of the kinetic energy is stored in a reproducible flow composed of resonant inertial modes. The possible coupling between these modes and turbulence suggests that turbulence cannot be considered as freely decaying in this configuration. We demonstrate however that these inertial modes may be reduced by changing the geometrical features of the grid. Thanks to this new configuration, anisotropic energy transfers in freely decaying turbulence in a rotating frame can be characterized experimentally in the physical space. The anisotropic energy flux density is determined from large data sets of Particle Image Velocimetry measurements. We show that in the presence of a background rotation, the energy distribution reflects a trend towards a 2D flow. This anisotropy is proved to be essentially driven by a nearly radial, but orientation-dependent, energy flux density. We also analyze the flow in a cubic container submitted to a longitudinal libration in order to generate inertial modes that were originally observed when the "simple" grid was used. By comparing the measured flow fields to the expected inviscid inertial modes, we show that only a subset of inertial modes, matching the symmetries of the forcing, may be excited by the libration. We characterize in particular the resonance of the mode of lowest order compatible with the symmetries of the forcing, and discuss the role of the viscosity.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Excitation of inertial modes in a closed grid turbulence experiment under rotation

We report an experimental study of the decay of grid-generated turbulence in a confined geometry submitted to a global rotation. Turbulence is generated by rapidly towing a grid in a parallelepipedic water tank. The velocity fields of a large number of independent decays are measured in a vertical plane parallel to the rotation axis using a corotating Particle Image Velocimetry system. We first show that, when a "simple" grid is used, a significant amount of the kinetic energy (typically 50%) is stored in a reproducible flow composed of resonant inertial modes. The spatial structure of those inertial modes, extracted by band-pass filtering, is found compatible with the numerical results of Maas [Fluid Dyn. Res. 33, 373 (2003)]. The possible coupling between these modes and turbulence suggests that turbulence cannot be considered as freely decaying in this configuration. Finally, we demonstrate that these inertial modes may be significantly reduced (down to 15% of the total energy) by adding a set of inner tanks attached to the grid. This suggests that it is possible to produce an effectively freely decaying rotating turbulence in a confined geometry

Transferts anisotropes d'énergie en turbulence en rotation et excitation de modes d'inertie

We investigate the effect of a backgroung rotation on the decay of a turbulent flow in a confined geometry. Turbulence is generated by rapidly towing a grid in a parallelepipedic water tank. The velocity fields of a large number of independent decays are measured in a vertical plane parallel to the rotation axis using a corotating Particle Image Velocimetry system. We first show that a significant amount of the kinetic energy is stored in a reproducible flow composed of resonant inertial modes. The possible coupling between these modes and turbulence suggests that turbulence cannot be considered as freely decaying in this configuration. We demonstrate however that these inertial modes may be reduced by changing the geometrical features of the grid. Thanks to this new configuration, anisotropic energy transfers in freely decaying turbulence in a rotating frame can be characterized experimentally in the physical space. The anisotropic energy flux density is determined from large data sets of Particle Image Velocimetry measurements. We show that in the presence of a background rotation, the energy distribution reflects a trend towards a 2D flow. This anisotropy is proved to be essentially driven by a nearly radial, but orientation-dependent, energy flux density. We also analyze the flow in a cubic container submitted to a longitudinal libration in order to generate inertial modes that were originally observed when the "simple" grid was used. By comparing the measured flow fields to the expected inviscid inertial modes, we show that only a subset of inertial modes, matching the symmetries of the forcing, may be excited by the libration. We characterize in particular the resonance of the mode of lowest order compatible with the symmetries of the forcing, and discuss the role of the viscosity.Nous présentons une étude expérimentale de l'influence d'une rotation d'ensemble sur le déclin d'un écoulement turbulent dans une géométrie confinée. L'écoulement est généré en translatant rapidement une grille dans un récipient parallélépipédique, et nous mesurons les champs de vitesse dans un plan vertical (parallèle à l'axe de rotation) grâce à un dispositif de PIV embarqué. Nous montrons dans un premier temps qu'une partie significative de l'énergie est contenue dans un écoulement moyen reproductible, qui s'identifie à une superposition de modes d'inertie résonnants de la cuve. Le couplage possible entre cet écoulement et la turbulence suggère que la turbulence ainsi créée n'est pas en déclin libre. Nous montrons cependant qu'il est possible d'inhiber l'apparition de ces modes d'inertie en modifiant les caractéristiques géométriques de la grille. Cette nouvelle configuration permet alors de caractériser dans l'espace physique les transferts d'énergie pour une turbulence en déclin libre. L'énergie associée aux incréments de vitesse et la densité de flux d'énergie sont calculées à partir d'un grand nombre de réalisations indépendantes. Nous montrons que la rotation provoque une forte bidimensionalisation de la distribution d'énergie, et que celle-ci est contrôlée par une densité de flux d'énergie qui reste quasi-radiale, mais qui fait apparaître une dépendance angulaire marquée. Enfin, nous étudions également l'écoulement dans un cube, que nous soumettons à une libration longitudinale afin d'exciter les modes observés initialement avec le dispositif de turbulence de grille. En comparant les champs de vitesse expérimentaux aux prédictions numériques des modes inviscides, nous montrons que seul un certain nombre de modes, compatibles avec les symétries du forçage, peuvent être excités par libration. Nous caractérisons en particulier la résonance du mode de plus bas ordre compatible avec les symétries du forçage, et discutons du rôle de la viscosité

Anisotropic energy transfers in rotating turbulence and inertial modes excitation

Nous présentons une étude expérimentale de l'influence d'une rotation d'ensemble sur le déclin d'un écoulement turbulent dans une géométrie confinée. L'écoulement est généré en translatant rapidement une grille dans un récipient parallélépipédique, et nous mesurons les champs de vitesse dans un plan vertical (parallèle à l'axe de rotation) grâce à un dispositif de PIV embarqué. Nous montrons dans un premier temps qu'une partie significative de l'énergie est contenue dans un écoulement moyen reproductible, qui s'identifie à une superposition de modes d'inertie résonnants de la cuve. Le couplage possible entre cet écoulement et la turbulence suggère que la turbulence ainsi créée n'est pas en déclin libre. Nous montrons cependant qu'il est possible d'inhiber l'apparition de ces modes d'inertie en modifiant les caractéristiques géométriques de la grille. Cette nouvelle configuration permet alors de caractériser dans l'espace physique les transferts d'énergie pour une turbulence en déclin libre. L'énergie associée aux incréments de vitesse et la densité de flux d'énergie sont calculées à partir d'un grand nombre de réalisations indépendantes. Nous montrons que la rotation provoque une forte bidimensionalisation de la distribution d'énergie, et que celle-ci est contrôlée par une densité de flux d'énergie qui reste quasi-radiale, mais qui fait apparaître une dépendance angulaire marquée. Enfin, nous étudions également l'écoulement dans un cube, que nous soumettons à une libration longitudinale afin d'exciter les modes observés initialement avec le dispositif de turbulence de grille. En comparant les champs de vitesse expérimentaux aux prédictions numériques des modes inviscides, nous montrons que seul un certain nombre de modes, compatibles avec les symétries du forçage, peuvent être excités par libration. Nous caractérisons en particulier la résonance du mode de plus bas ordre compatible avec les symétries du forçage, et discutons du rôle de la viscosité.We investigate the effect of a backgroung rotation on the decay of a turbulent flow in a confined geometry. Turbulence is generated by rapidly towing a grid in a parallelepipedic water tank. The velocity fields of a large number of independent decays are measured in a vertical plane parallel to the rotation axis using a corotating Particle Image Velocimetry system. We first show that a significant amount of the kinetic energy is stored in a reproducible flow composed of resonant inertial modes. The possible coupling between these modes and turbulence suggests that turbulence cannot be considered as freely decaying in this configuration. We demonstrate however that these inertial modes may be reduced by changing the geometrical features of the grid. Thanks to this new configuration, anisotropic energy transfers in freely decaying turbulence in a rotating frame can be characterized experimentally in the physical space. The anisotropic energy flux density is determined from large data sets of Particle Image Velocimetry measurements. We show that in the presence of a background rotation, the energy distribution reflects a trend towards a 2D flow. This anisotropy is proved to be essentially driven by a nearly radial, but orientation-dependent, energy flux density. We also analyze the flow in a cubic container submitted to a longitudinal libration in order to generate inertial modes that were originally observed when the "simple" grid was used. By comparing the measured flow fields to the expected inviscid inertial modes, we show that only a subset of inertial modes, matching the symmetries of the forcing, may be excited by the libration. We characterize in particular the resonance of the mode of lowest order compatible with the symmetries of the forcing, and discuss the role of the viscosity

Analytical modeling of the thermal behavior of a thin lubricant film under nonlinear conditions

Lubrication is an important phenomenon in a wide field of industry such as automotive, aerospace, mechanical transmission systems and many others. The viscosity of fluid is a determining factor in the thermal behavior of lubricant and solid surfaces in friction. In practice the viscosity varies strongly as a function of local pressure and temperature. In this study we are interested in the effect of temperature on the viscosity and the thermal behavior of the lubricant. We solve the dynamic and energy equations under nonlinear conditions considering that the viscosity decreases following an exponential law of the temperature as it is known in the literature, μ = μ0 e-β (T-T0). The analytical solution is compared to a numerical modeling using a finite difference methods. The results show an excellent agreement. We analyse the effect of the viscosity coefficient, β, on the velocity and the temperature in the thin lubricant film

Low incidence of SARS-CoV-2, risk factors of mortality and the course of illness in the French national cohort of dialysis patients

International audienceThe aim of this study was to estimate the incidence of COVID-19 disease in the French national population of dialysis patients, their course of illness and to identify the risk factors associated with mortality. Our study included all patients on dialysis recorded in the French REIN Registry in April 2020. Clinical characteristics at last follow-up and the evolution of COVID-19 illness severity over time were recorded for diagnosed cases (either suspicious clinical symptoms, characteristic signs on the chest scan or a positive reverse transcription polymerase chain reaction) for SARS-CoV-2. A total of 1,621 infected patients were reported on the REIN registry from March 16th, 2020 to May 4th, 2020. Of these, 344 died. The prevalence of COVID-19 patients varied from less than 1% to 10% between regions. The probability of being a case was higher in males, patients with diabetes, those in need of assistance for transfer or treated at a self-care unit. Dialysis at home was associated with a lower probability of being infected as was being a smoker, a former smoker, having an active malignancy, or peripheral vascular disease. Mortality in diagnosed cases (21%) was associated with the same causes as in the general population. Higher age, hypoalbuminemia and the presence of an ischemic heart disease were statistically independently associated with a higher risk of death. Being treated at a selfcare unit was associated with a lower risk. Thus, our study showed a relatively low frequency of COVID-19 among dialysis patients contrary to what might have been assumed