Mesure de tomographie PIV au sein d'une cellule de cisaillement

International audienc

Démarche d'estimation des incertitudes en PIV basée sur la méthode GUM

International audienceLe travail présenté ici propose une procédure d’estimation des incertitudes pour des mesures type PIV basée sur la méthode GUM (Guide to the expression of Uncertainly in Measurement). La démarche proposée par le GUM normalise la façon de propager les incertitudes lorsque l’on dispose d’un modèle mathématique reliant la grandeur mesurée aux variables permettant sa détermination et qui représentent les sources d’incertitudes. Pour la détermination des incertitudes, relativement peu d’articles traitent du processus de mesure et suivent une procédure établie. La source d’erreur la plus étudiée, est celle provenant des algorithmes. Dans cette étude, une procédure détaillée d’estimation des incertitudes est présentée. Cette procédure est appliquée à des deux configurations de mesure 2D afin d’obtenir des cartes d’incertitude sur les champs de vitesse instantanés

Comparaison de méthodes d'évaluation de la pression à partir de mesures PIV

International audienceL’objectif de cette étude est de comparer deux méthodes d’évaluation de la pression basées sur des mesures PIV. L’exactitude et la sensibilité des méthodes aux données d’entrées seront présentées pour un écoulement en présence d’un objet immergé. Ainsi, deux méthodes d’estimation de pression vont être testées et comparées sur une même base de données. Ces données doivent permettre d’analyser la sensibilité de chaque méthode aux différents paramètres rencontrés au cours d’une expérience. Ici l’échantillonnage temporel (fréquence et nombre de champs), la résolution spatiale, l’effet du filtrage « PIV » ainsi que l’introduction de bruit (type gaussien) sur les champs de vitesse seront analysés

Development of optical methods for free surface measurements : applications for the analysis of ship waves in a towing tank

Le développement de techniques de mesure optiques de surfaces libres permettant la mesure des ondes générées par un modèle de navire en bassin des carènes est proposé dans ce mémoire. Trois méthodes, toutes basées sur un système de prises de vues stéréoscopiques, sont présentées. La première repose sur l'emploi de procédures d'inter-corrélation des images des caméras composant le système de stéréovision. La seconde s'appuie sur la théorie de la réfraction de la lumière au travers de l'interface air/eau. La troisième méthode est basée sur l'identification des projections de faisceaux laser sur la surface libre vue par un système stéréoscopique. Ces méthodes sont appliquées à la mesure du champ de vague autour d'un modèle de navire tracté dans le bassin des carène de l'Institut Pprime et dans un bassin des carènes de grande taille (B600 de la DGA Techniques hydrodynamique) et permettent la reconstruction et l'analyse du sillage. Les principales caractéristiques des champs de vagues et leurs dépendances au nombre de Froude sont étudiées en détail. Afin de compléter l'étude de l'écoulement généré par le modèle de navire, des mesures de PIV stéréoscopique autour de la carène, des mesures spécifiques de la vague d'étrave et des simulations numériques sont réalisées. L'ensemble de ces données permettent l'analyse de champs de vitesse tridimensionnelle proche de la coque et l'identification du lien des caractéristiques du champ de vague de l'étrave jusqu'au champ lointain.This thesis presents the development of optical measurement techniques for applications to the analysis of free surface waves generated by ship models in towing tanks. Three methods based on stereoscopic systems are presented. The first is based on the cross-correlation of images of the free surface, the second on the theory of the refraction of light through the air / water interface and the third method on the projection of laser beams on the free surface viewed by a stereoscopic system. These three methods are applied to measure the wave field around ship models towed in the towing tank of the Pprime Institute and in a large towing tank (B600 DGA hydrodynamic techniques). These measurements allow the reconstruction and analysis of the ship wake. To complete the study of the flow generated by the ship model, stereoscopic PIV measurements around the hull, specific measurements of the bow wave and numerical simulations are performed. These data allow the analysis of three-dimensional velocity fields close to the hull and the study of the characteristics of the ship waves from the bow wave to the far field

Développement de techniques de mesure de surfaces libres par moyens optiques : Application à l'analyse de l'écoulement généré par un modèle de bateau en bassin des carènes

This thesis presents the development of optical measurement techniques for applications to the analysis of free surface waves generated by ship models in towing tanks. Three methods based on stereoscopic systems are presented. The first is based on the cross-correlation of images of the free surface, the second on the theory of the refraction of light through the air / water interface and the third method on the projection of laser beams on the free surface viewed by a stereoscopic system. These three methods are applied to measure the wave field around ship models towed in the towing tank of the Pprime Institute and in a large towing tank (B600 DGA hydrodynamic techniques). These measurements allow the reconstruction and analysis of the ship wake. To complete the study of the flow generated by the ship model, stereoscopic PIV measurements around the hull, specific measurements of the bow wave and numerical simulations are performed. These data allow the analysis of three-dimensional velocity fields close to the hull and the study of the characteristics of the ship waves from the bow wave to the far field.Le développement de techniques de mesure optiques de surfaces libres permettant la mesure des ondes générées par un modèle de navire en bassin des carènes est proposé dans ce mémoire. Trois méthodes, toutes basées sur un système de prises de vues stéréoscopiques, sont présentées. La première repose sur l'emploi de procédures d'inter-corrélation des images des caméras composant le système de stéréovision. La seconde s'appuie sur la théorie de la réfraction de la lumière au travers de l'interface air/eau. La troisième méthode est basée sur l'identification des projections de faisceaux laser sur la surface libre vue par un système stéréoscopique. Ces méthodes sont appliquées à la mesure du champ de vague autour d'un modèle de navire tracté dans le bassin des carène de l'Institut Pprime et dans un bassin des carènes de grande taille (B600 de la DGA Techniques hydrodynamique) et permettent la reconstruction et l'analyse du sillage. Les principales caractéristiques des champs de vagues et leurs dépendances au nombre de Froude sont étudiées en détail. Afin de compléter l'étude de l'écoulement généré par le modèle de navire, des mesures de PIV stéréoscopique autour de la carène, des mesures spécifiques de la vague d'étrave et des simulations numériques sont réalisées. L'ensemble de ces données permettent l'analyse de champs de vitesse tridimensionnelle proche de la coque et l'identification des caractéristiques du champ de vague de l'étrave jusqu'au champ lointain

Effect of turbulence on the wake of a wall-mounted cube

The influence of turbulence on the flow around a wall-mounted cube immersed in a turbulent boundary layer is investigated experimentally with particle image velocimetry and hot-wire anemometry. Free-stream turbulence is used to generate turbulent boundary layer profiles where the normalised shear at the cube height is fixed, but the turbulence intensity at the cube height is adjustable. The free-stream turbulence is generated with an active grid and the turbulent boundary layer is formed on an artificial floor in a wind tunnel. The boundary layer development Reynolds number ($Re_x$) and the ratio of the cube height ($h$) to the boundary layer thickness ($\delta$) are held constant at $Re_x = 1.8 \times 10^6$ and $h/\delta = 0.47$. It is demonstrated that the stagnation point on the upstream side of the cube and the reattachment length in the wake of the cube are independent of the incoming profile for the conditions investigated here. In contrast, the wake length monotonically decreases for increasing turbulence intensity but fixed normalised shear---both quantities measured at the cube height. The wake shortening is a result of heightened turbulence levels promoting wake recovery from high local velocities and the reduction in strength of a dominant shedding frequency

Vectoring of parallel synthetic jets: a parametric study

The vectoring of a pair of parallel synthetic jets can be described using five dimensionless parameters: the aspect ratio of the slots, the Strouhal number, the Reynolds number, the phase difference between the jets and the spacing between the slots. In the present study, the influence of the latter four on the vectoring behaviour of the jets is examined experimentally, using particle image velocimetry. Time-averaged velocity maps are used to give a qualitative description of the variations in vectoring for a parametric sweep of each of the four parameters independently. A diverse set of vectoring behaviour is observed in which the resulting jet can be merged or bifurcated and either vectored towards the actuator leading in phase or the actuator lagging in phase. Three performance metrics are defined to give a quantitative description of the vectoring behaviour: the included angle between bifurcated branches, the vectoring angle of the total flow and the normalized momentum flux of the flow. Using these metrics, the influence of changes in the Strouhal number, Reynolds number, phase difference and spacing are quantified. Phase-locked maps of the swirling strength are used to track vortex pairs. Vortex trajectories are used to define three Strouhal number regimes for the vectoring behaviour. In the first regime, vectoring behaviour is dominated by the pinch-off time, which is written as function of Strouhal number only. In the second regime, the pinch-off time is invariant and the vectoring behaviour slightly changes with Strouhal number. In the third regime, given by the formation criterion, no synthetic jet is formed. Vortex positions at a single phase, shortly after creation of the lagging vortex pair, are used to propose a vectoring mechanism. This vectoring mechanism explains the observed qualitative and quantitative variations for all four parameters

Database -- Effect of turbulence on the wake of a wall-mounted cube

This database provides the required information to construct the figures in Hearst, Gomit &amp; Ganapathisubramani (J. Fluid Mech., 2016). Please see the full article for more information: R.J. Hearst, G. Gomit &amp; B. Ganapathisubramani (2016) Effect of turbulence on the wake of a wall-mounted cube. J. Fluid Mech. DOI: 10.1017/jfm.2016.565</span