Parameterizable constant temperature anemometer: a new method for the analysis of velocity temperature coupling in turbulent heat transfer

A novel anemometer was designed and implemented for simultaneous measurement of velocity and temperature in air flows with a single hot wire probe. The principle of periodically varying the overheat ratio of the wire was selected and applied through a parameterizable electronic chain. The specific methods developed for the calibration procedure and the signal processing are explained. The accuracy of the measurements was assessed by means of Monte Carlo simulations. Examples of the results are given for a non-isothermal low speed mixing layer. Finally, the ability to extract velocitytemperature coupling from a turbulent non-isothermal flow is highlighted through a conditional probability density function (PDF) analysis

Analyse fine des interactions entre fluctuations de vitesse et de température dans une couche de mélange

On s’intéresse au couplage vitesse-température au sein d’une couche de mélange anisotherme entre deux masses d’air de vitesses et de températures différentes telles que rencontrées dans les dispositifs de rideaux d'air séparateurs d'ambiance. Les mesures, basées sur une nouvelle technique d’anémométrie fil chaud, fil chaud unique à surchauffe variable, sont synchronisées et permettent une analyse fine des interactions entre vitesse et de température dans le mélange turbulent. Une analyse en quadrants confirme la prédominance, dans le flux de chaleur turbulent, des éjections aux points selles des régions inter-tourbillonnaires

Etude expérimentale d'une couche de mélange anisotherme

Une couche de mélange anisotherme plane est étudiée dans différentes configurations de gradients forcés de vitesse et de température. L'écoulement est mis en oeuvre dans une soufflerie spécialement conçue pour générer des écoulements à basse vitesse avec génération séparée de deux courants à vitesses et températures contrôlées séparément. L'étude utilise une nouvelle technique d'anémométrie par fil chaud à surchauffe programmable dénommée PCTA. Le capteur permet de mesurer simultanément la vitesse et la température à haute fréquence en un même point. Les profils transversaux de vitesse et de température mesurés le long de la direction principale de l'écoulement donnent accès aux paramètres d'expansion de la couche de mélange. Les expansions de l'épaisseur de vorticité et de l'épaisseur de mélange thermique sont comparées, en fonction du paramètre de cisaillement dynamique et du nombre de Richardson. L'utilisation de l'anémomètre PCTA ouvre des perspectives d'analyse fine des interactions vitesse-température dans le mélange turbulent

Procédé et installation d'étalonnage d'un capteur de mesure de données représentatives de la vitesse d'écoulement d'un flux de fluide

Procédé d'étalonnage d'un capteur (1) de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide raccordable à des moyens (2) d'acquisition du signal de mesure dudit capteur (1), ledit procédé comprenant une étape d'introduction dudit capteur (1) de mesure à tester dans une chambre (3) de mesure logeant un support (6) de réception du capteur (1) à étalonner, une étape de génération, à l'intérieur de la chambre (3) de mesure, d'un flux (F) de circulation forcée de fluide à l'aide d'un générateur (12) de flux de fluide raccordable à ladite chambre (3) de mesure, caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une étape de déplacement du support (6) de réception du capteur (1) de mesure dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) au cours de laquelle on acquiert dans le temps, sur au moins une partie du déplacement du support (6) de réception, en parallèle du signal du capteur (1) de mesure à étalonner, des données représentatives de la vitesse du déplacement opéré par ledit support (6) de réception

Etude expérimentale de l'identification des sources acoustiques dans les jets par l'analyse de la fluctuation de pression en champ proche

Cette étude est consacrée à la possibilité d'identification des sources acoustiques (les structures cohérentes en particulier) dans la zone de mélange de jets turbulents en utilisant la Décomposition Orthogonales aux Valeurs Propres (POD) appliquée aux fluctuations de pression en champ proche. Lors d'une première expérience, on mesure le champ de pression proche d'un jet transsonique et d'un jet supersonique. Dans les deux cas, les deux premiers modes POD, qui à eux seuls captent l'essentiel de l'organisation spatiale et spectrale, possèdent des comportements similaires à ceux observés dans les éléments bibliographiques. Cependant, la seule connaissance du champ de pression ne suffit pas à l'interprétation physique des modes POD en terme d'organisation turbulente de l'écoulement. Une seconde expérience est alors menée dans une configuration plus simple d'un jet à faible vitesse d'éjection. On mesure simultanément la distribution longitudinale des fluctuations de pression en champ proche et les fluctuations de deux composantes de vitesse dans plusieurs tranches de l'écoulement. On accède ainsi aux corrélations spatiales pression-vitesses sur le domaine bidimensionnel de mesure. A partir de ces corrélations et en utilisant l'Estimation Stochastique Linéaire (LSE), on reconstruit la dynamique des grosses structures dans le domaine de mesure à partir seulement de la distribution longitudinale des fluctuations de pression. On montre que l'estimation du champ tourbillonnaire obtenue est en très bon accord avec la physique des phénomènes aux grandes échelles et on l'utilise pour donner une interprétation physique des modes POD de pression : les quatre premiers modes représentent la partie organisée du champ de pression. Enfin, on effectue une évaluation du rayonnement acoustique en champ lointain de l'estimation du champ tourbillonnaire qui s'avère être conforme à ce qui est attendu.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

Etude de l'identification des sources acoustiques à partir du couplage de la pression en champ proche et de l'organisation instantanée de la zone de mélange de jet

POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

Etude du couplage instationnaire calculs-expériences en écoulements turbulents

Le but de cette étude est la génération de conditions d'entrée réalistes pour des simulations numériques instationnaires d' écoulements turbulents à partir de données expérimentales et d'une approche de type système dynamique d'ordre bas pour reproduire la dynamique des structures à grande échelle de l'écoulement. Outre des techniques d'adaptation du maillage expérimental à celui de la simulation, une méthode originale d'identification polynomiale de système dynamique est aussi développée. Cette méthode est testée dans deux configurations d'écoulement de couche de mélange plane turbulente se développant en aval d'un bord de fuite de type biseauté ou de type culot. Pour chaque écoulement, une base de données est constituée par vélocimétrie par imagerie de particules stéréoscopique à temps décalés afin de pouvoir construire un modèle d'ordre bas. Les données générées sont ensuite utilisées comme conditions d'entrée d'une simulation aux grandes échelles d'une couche de mélange turbulente.The topic of this study is the generation of realistic unsteady inlet conditions for unsteady numerical simulations of turbulent flows. The strategy developed consists in generating unsteady velocity fields from an experimental database using a low dimensional modelling approach to reproduce the large scale structure dynamics of the flow. Both an original method of polynomial dynamical system identification and a spatial extrapolation procedure are developed. The method proposed is tested on two turbulent mixing layer flows developing downstream of a splitter plate that can be either bevelled or blunt. In the two flow configurations, a database is acquired by dual-time stereoscopic particle image velocimetry and a dynamical system is derived. Finally, the data obtained are used as inflow conditions of a large eddy simulation of a turbulent plane mixing layer.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF