Intermittence interne de la turbulence pleinement développée : Calcul de fonctions de structure d'ordres élevés et applications à la combustion

To experimentally obtain specific information about the statistical distribution of dissipative structures in turbulent flows, it is necessary to calculate moments of order as high as possible . This work presents results on high-order structure functions up to order 18. From the order six , we estimated a value for the intermittency parameter mu . The evolution of the exponents of these moments with the order p is compared with theoretical predictions of models based on different assumptions for allocating dynamically active zones . The importance of the delimitation of the inertial range on these results is emphasized.We also present some probability density functions of the temperature field, important for the modeling of turbulent reactive flows, which are related to the behavior of these small-scale structures and the small-scale mixing of reactants.This work and associated data were the subject of two publications :F Anselmet, Y Gagne, EJ Hopfinger, RA AntoniaHigh-order velocity structure functions in turbulent shear flowsJournal of Fluid Mechanics 140, pp. 63-89 (1984)RA Antonia, EJ Hopfinger, Y Gagne, F AnselmetTemperature structure functions in turbulent shear flowsPhysical Review A 30 (5), pp. 2704-2707 (1984)Pour obtenir expérimentalement des renseignements précis sur la distribution statistique des structures dissipatives dans un écoulement turbulent, il est nécessaire de calculer des moments d'ordre le plus élevé possible. Ce travail présente des résultats sur les fonctions de structure d'ordre élevé jusqu'à l'ordre 18. De l'ordre six, nous avons estimé une valeur pour le paramètre d'intermittence mu. L'évolution de l'exposant de ces moments avec l'ordre p est comparée aux prévisions théoriques des principaux modèles, basés sur différentes hypothèses de répartition des zones dynamiquement actives. L'importance de la délimitation de la zone inertielle sur ces résultats est soulignée.Nous présentons également certaines densités de probabilité du champ de température, importantes pour la modélisation des écoulements turbulents réactifs, qui sont liées au comportement de ces petites structures et au mélange des réactifs à petite échelle.Ce travail et les données associées ont fait l'objet de deux publications :F Anselmet, Y Gagne, EJ Hopfinger, RA AntoniaHigh-order velocity structure functions in turbulent shear flowsJournal of Fluid Mechanics 140, pp. 63-89 (1984)RA Antonia, EJ Hopfinger, Y Gagne, F AnselmetTemperature structure functions in turbulent shear flowsPhysical Review A 30 (5), pp. 2704-2707 (1984

Acoustique, Aéroacoustique et Vibrations

International audienc

Exploring the Weber dependency of jet fragmentation: a Direct Numerical Simulation investigation

Jet fragmentation is investigated through a Direct Numerical Simulation campaign using Basilisk (Popinet & collaborators 2013). The simulations span over one order of magnitude of gaseous Weber numbers (13 to 165), i.e. over the second wind-induced and atomization regimes, and the jets develop over distances up to 28 nozzle diameters. The study focuses on the size and velocity distributions of droplets, as well as their joint distribution. Two models derived from different theoretical backgrounds, the statistical description of the turbulence intermittency (Novikov & Dommermuth 1997) and the empirical description of the ligament-mediated fragmentation (Villermaux et al. 2004), are compared for describing the droplet size distribution close to the nozzle. The characteristics of the size-velocity joint distribution are explained using the vortex ring theory (Saffman 1992) which highlights two sources of fragmentation. Finally, the joint histogram of the particulate Reynolds and Ohnesorge numbers is analysed and a normalisation is suggested. It reveals that the delimitations of the droplet phase space, once properly normalised, are self-similar and independent of the gaseous Weber number, both numerically and experimentally.Comment: 39 pages, 22 figure

Brisure d'axisymétrie à l'instabilité primaire du jet rond

La plupart des études du jet rond libre considèrent des nombres de Reynolds (défini sur la vitesse de sortie de l'injecteur Vzo et le diamètre D de la buse) assez importants (Re > 300, cf., par ex.), de sorte que les effets non visqueux prévalent sur les effets visqueux. Pour ce type d'écoulements, le scénario qui caractérise l'évolution du jet dans la zone proche de la buse est bien connu. Récemment, nous avons réalisé des simulations de la zone proche de sortie d'un jet rond évoluant dans le temps et dans l'espace au nombre de Reynolds de 500. Bon nombre de résulats connus ont été retrouvés, prouvant la pertinence de ce type de simulations pour l'étude des détails du comportement dynamique du jet rond. La transition à l'instationnarité et ses mécanismes ont, en revanche, été très peu étudiés pour ce type d'écoulement. Nous avons alors considéré des variations fines dans une plage de nombres de Reynolds plus bas. Une instabilité primaire du jet accompagnée par la brisure de l'axisymétrie a ainsi été mise en évidence. Ses mécanismes principaux sont décrits dans cette étude

Étude de jets sous-détendus axisymétriques d'air et d'hélium par la méthode BOS

L'objectif est d'identifier et de quantifier les principaux paramètres qui influencent la dispersion d'une fuite gazeuse d'hydrogène à haute pression. Dans cette approche, la fuite est représentée par un jet axisymétrique sous-détendu, qui s'échappe d'un réservoir dont les niveaux de pression sont compris entre 1 et 30 bars. Un gaz non réactif (air ou hélium) remplace l'hydrogène pour étudier le processus de mélange, dans une configuration sécurisée. Pour apporter des éléments de réponse, ce travail propose une investigation des effets de compressibilité dans le champ proche des jets libres axisymétriques d'air et d'hélium. Les résultats montrent que la strioscopie orientée sur l'arrière-plan (BOS) est bien adaptée pour mettre en évidence les variations de densité dues aux structures compressibles et aux variations de concentration. La BOS est utilisée pour détecter les cellules de choc du champ proche (X/De < 5) d'un jet libre sous-détendu (air ou hélium) de 1, 2, ou 3 mm de diamètre. Pour conclure, la strioscopie orientée sur l'arrière-plan (BOS) fournit de bons résultats comparés aux calculs analytiques et aux données de la littérature, avec des détails quantitatifs aux petites échelles de la structure du jet

First results of the french national project "Drive": experimental data for the evaluation of hydrogen risks onboard vehicles, the validation of numerical tools and the edition of guidelines

Hydrogen has been used in many industrial and commercial applications with quite an exemplary safety record. Should it become more extensively used in the transport industry, it is thought that the existing safety procedures will provide only limited guidance for hydrogen­powered vehicles. However, automotive makers will have to ensure that this new technology is as safe as the conventional one and it is therefore important to understand in the early stage of development hydrogen behaviour on­board the vehicle in order to identify the acceptable risks and to control any hazardous risk. Since only a small number of these vehicles are in operation today, data available on safety aspects are quite limited

Turbulent flows interacting with varying density canopies

In the case of dense and homogeneous canopies, it is well-known that canopy flows are similar to mixing layer flows (so-called mixing layer analogy). When the canopy becomes sparser, a transition between the mixing layer and the boundary layer perturbed by interactions between element wakes occurs. This transition has still to be fully understood and characterized. An experimental work has been developed in order to study this transition for various density canopies

Second-order modelling of variable density turbulent jets : evaluation in the near field region

International audienceThis paper is concerned with a complete second-order model of variable density turbulent Jets. Emphasis is given here on the near-fleld region of the flow where it is found that the influence of the density variations is quite important resulting in a complex behaviour of both the mean and turbulent velocity fields. Particular attention has been paid to the mesh grid and the initial conditions so that quantitative comparison with the experimental data obtained in the study developed in parallel to that one at I.M.S.T. can be made. Results relative to the velocity field only will be reported herein since quite few studies have been focusing so far on the near-field region where the model shows shoncomings which may not be visible when looking at results obtained in the far-field where pseudo-similarity is attained

Méthode LSE appliquée à la résonance acoustique d'un tuyau corrugué sous écoulement

International audienceLa dynamique de l'écoulement dans un tuyau corrugué est étudiée par des mesures par PIV couplées à des mesures de niveau de pression acoustique par microphones et de vitesse par fils chauds. L'objectif est d'utiliser la méthode LSE (Linear Stochastic Estimation) pour combiner la haute résolution spatiale des mesures par PIV à la haute résolution temporelle des mesures ponctuelles de vitesse et de pression par capteurs. On caractérise ainsi le lien entre l'aérodynamique et l'acoustique qui conduit à un sifflement intense sous certaines conditions d'écoulement dans le tuyau corrugué