1,721,030 research outputs found
Analysis of energy cascade in wall-bounded turbulent flows
No full textCe travail consiste à étudier la cascade d’ énergie échelle par échelle dans les écoulements turbulents limités par des parois. L’ équation de Karman-Howarth-Monin-Hill (KHMH)est une équation d’ évolution de δu2, qui est directement liée au contenu énergétique dans l’espace des échelles et intègre différents processus associés aux transferts d’énergie dans l’espace physique et l’espace d’échelle (cascade). Le pic de la moyenne spatio-temporelle du terme cascade se met `a l’ échelle avec la micro- échelle de Taylor modifié dans une région éloignée de la paroi. Le terme de dérivée temporelle modifiée instantanée et le terme de pression sont fortement corrélés avec les deux termes de transfert d’ énergie. Une valeur positive de la moyenne spatio-temporelle du terme de cascade observée au niveau de la zone tampon se déplace vers des échelles plus élevées dans le sens de l’envergure à mesure que la distance à la paroi augmente, ce qui suggère une combinaison de cascade inverse et de tourbillon attaché à la paroi dans la physique de l’ écoulement. L’utilisation d’une expérience de double PIV stéréoscopiques indépendantes a permis de d ébruiter les statistiques, ce qui a aidé à calculer certaines parties des termes de l’équation KHMHdans l’expérience des flux ZPG-TBL, permettant ainsi des mesures près de la paroi à des nombres de Reynolds plus élevés.This work aims to investigate the scale-by-scale energy cascade in wall-bounded turbulentflows. Karman-Howarth-Monin-Hill (KHMH) equation is an evolution equation of δu2,which is directly linked to energy content in the scale space and incorporates different processes associated with energy transfers in both physical and scale-space (cascade).The peak of the Spatio-temporal average of cascade term scales with the modified Taylor microscale in the region away from the wall. The instantaneous modified time derivative term and pressure term correlates strongly with the two energy transfer terms. A positive value of the Spatio-temporal average of cascade term observed at the buffer layer moves tohigher spanwise scales as the wall distance increases, suggesting a combination of inverse cascade and wall-attached eddy in the physics of the flow. The use of two independent Stereoscopic PIV experiments allowed to denoise the statistics, which helped to compute some parts of KHMH equation terms in the ZPG-TBL flows experiment, thereby enablingmeasurements close to the wall at higher Reynolds numbers
Study of the coupling between turbulence and temperature gradient for the heat transfers intensification in high temperature solar receivers
No full textUne voie prometteuse pour améliorer le rendement des centrales solaires à tour consiste à chauffer de l'air pressurisé à haute température afin d'alimenter un cycle thermodynamique de Brayton. Pour cela, il est indispensable de concevoir des récepteurs solaires performants,permettant de forts transferts de chaleur vers le fluide. Le développement de tels récepteurs passe par une compréhension fine de leurs écoulements internes. Il s'agit d'écoulements complexes, combinant de hauts niveaux de turbulence et un fort gradient de température entre la paroi irradiée par le flux solaire concentré et la paroi arrière isolée. On se propose dans ce travail de réaliser une étude amont numérique et expérimentale de ce type d'écoulements.D'une part, des mesures de vitesse par SPIV (vélocimétrie par images de particules stéréoscopique) sont effectuées dans une soufflerie de canal plan turbulent lisse dont la cellule de mesure est représentative d'un récepteur solaire surfacique. On observe en particulier l'influence d'un chauffage asymétrique sur les statistiques de la turbulence. Ces mesures sont d'autre part complétées par des simulations fines LES (simulation des grandes échelles)menées dans les conditions de la soufflerie. Pour finir, une simulation LES d'un canal plan texturé sur une paroi par une géométrie innovante est conduite. Cette architecture interne du récepteur combine des générateurs de tourbillon et des riblets afin d'intensifier les échanges de chaleur vers le fluide.A promising line of research to increase the efficiency of solar tower power plants consists in heating pressurized air to high temperatures in order to fuel a Brayton thermodynamic cycle. This requires to design effective solar receivers that allow for intense heat transfers toward the fluid. To develop such receivers, an in-depth understanding of their internal flows is needed. These are complex flows, combining strong turbulence and strong temperature gradient between the concentrated sun irradiated wall and the back insulated wall.The aim of this work is to investigate numerically and experimentally such flows.On one hand, velocities are measured by SPIV (Stereoscopic Particle Image Velocimetry) in a turbulent channel flow wind tunnel whom measurement cell is similar to a surface solar receiver. The influence of an asymmetric heating on the turbulence statistics are especially investigated. These measurements are supplemented by Large Eddy Simulations run under the same conditions as the wind tunnel. Finally, a Large Eddy Simulation is run in a channel flow textured on one wall by an innovative geometry. This internal receiver design combines vortex generators and riblets in order to enhance the heat transfers
Fractal/Multiscale fences for passive control of turbulent flow separation
No full textCette thèse vise à développer un nouveau dispositif passif de contrôle de l’écoulement(FCD) basé sur le concept fractal/multi-échelles. Les obstacles fractals sont placées en amont d’une marche descendant arrondie (BFS) et l’étude est menée à un nombre de Reynolds Reh = 100 000 (basés sur la hauteur h de la BFS et la vitesse d’entrée de la soufflerie). Cependant, des tests à Reh = 33 000 ont aussi été réalisés pour vérifier l’influence du nombre de Reynolds. La technique de vélocimétrie par image de particules (PIV) a été utilisée pour toutes les expériences. La région de recirculation BFS est plus petite pour les FCD fractals/multi-échelles (S1, S2 et S3 basées sur une superposition de courbes sinusoı̈dales) que pour l’écoulement de référence et pour le cas d’un obstacle droit (L) ayant la même hauteur et la même surface frontale que les FCD fractals. Au fur et à mesure que le nombre d’itérations fractales augmente (S1 à S2 à S3), le point de rattachement moyen XR se rapproche de la marche et la région de recirculation BFS est remodelée dans le plan transversal. En aval du FCD, à mesure que le nombre d’itérations fractales augmente, des tourbillons de plus en plus petits et nombreux sont générés, ce qui accroı̂t l’hétérogénéité dans la direction de l’envergure. En fonction de la position transverse, différents types de tourbillons sont générés, certains tourbillons redirigeant l’écoulement vers la paroi et d’autres redirigeant l’écoulement loin de la paroi, ce qui augmente le transfert de quantité de mouvement entre les fluides rapides et les fluides lents. Des essais complémentaires modifiant la longueur et la hauteur de la courbe des FCD fractals ont finalement été effectués pour optimiser leur efficacité.This thesis aims at developing a new passive Flow Control Device (FCD) based on a Fractal/Multiscale concept. The fractal fences are placed upstream of a rounded Backward-Facing Step (BFS) and the study is made at a Reynolds number Reh = 100,000 (based on the BFS height h and wind tunnel in let velocity). However, some tests at Reh = 33,000 were also carried out to test the Reynolds number influence. The Particle Image Velocimetry (PIV)technique was performed for all experiments. The BFS recirculation region is smaller for the fractal/multiscale FCDs (S1, S2 and S3 based on a superposition of sine curves) than for the reference flow and for the straight fence case (L) having the same height and frontal area.As the number of fractal iterations increases (S1 to S2 to S3), the mean reattachment point XR moves towards the step and the BFS recirculation region is reshaped in the transversal plane. Downstream of the FCD, as the number of fractal iterations increases, smaller and more numerous eddies are being generated, increasing the heterogeneity across the spanwise direction. Depending on the spanwise position, different types of eddy are generated, some eddies redirecting the flow towards the wall and others redirecting the flow away from thewall, thus increasing the momentum transfer between fast and slow fluids. Complementary tests changing the FCD curve length and height were finally done to improve the FCD efficienc
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Turbulent flow manipulation using sliding mode and machine learning control : from the flow over a backward-facing step to a real-world car
No full textCe travail vise à faire une pré-évaluation des paramètres de contrôle en vue de réduire la traînée sur véhicule réel. Deux mécanismes d’actionnement différents (Murata micro-blower et couteau d’air) ont été caractérisés et comparés en vue de déterminer leurs qualités ainsi que leurs limites. Les micro-blowers ont pour but d’exciter la couche limite en vue de perturber directement les structures tourbillonnaires formées dans la couche de cisaillement. Le couteau d’air étudié, à surface arrondie, pourrait être considéré comme un dispositif actif de réduction de la traînée à effet Coanda équivalent au dispositif passif de type boat-tail. Différentes stratégies de contrôle en boucles ouverte et fermée sont examinées, telles que le soufflage continu, le forçage périodique, le contrôle du mode glissant (SMC) et le contrôle par apprentissage (MLC). La SMC est un algorithme robuste en boucle fermée permettant de suivre, d’atteindre et de maintenir une consigne prédéfinie; cette approche présente l’intérêt d’avoir une capacité d’adaptation prenant en compte les perturbations extérieures inconnues. Le contrôle par apprentissage est un contrôle sans modèle qui permet de définir des lois de contrôle efficaces qualifiées et optimisées via une fonction coût/objectif spécifique au problème donné. Une solution hybride entre MLC et SMC peut également fournir un contrôle adaptatif exploitant les mécanismes d’actionnement non linéaires les plus adaptés au problème. L’ensemble de ces techniques de contrôle ont été testées sur diverses applications expérimentales allant d’une simple configuration académique de marche descendante jusqu’à des géométries présentant une structure d’écoulement représentatives de véhicules réels. Pour la configuration de marche descendante, l’objectif était de réduire expérimentalement la zone de recirculation via une rangée de micro-jets et de l’estimer par des capteurs de pression. Les contrôles d’écoulement ont été réalisés par forçage périodique ainsi que par MLC. On démontre dans ce cas que la MLC peut surpasser le contrôle par forçage périodique. Pour la configuration sur corps épais (corps d’Ahmed), l’objectif était de réduire et/ou de maintenir la traînée aérodynamique via un couteau d’air placé sur la partie supérieure du hayon arrière et évalué par le biais d’une balance aérodynamique. Le soufflage continu et le forçage périodique ont été utilisés dans ce cas comme stratégies de contrôle en boucle ouverte permettant ainsi de faire une comparaison avec les algorithmes SMC et MLC. La pré-évaluation des paramètres de contrôle a permis d’obtenir des informations importantes en vue d’une réduction de la traînée sur un véhicule réel. Dans ce cadre, les premiers essais de caractérisation sur véhicules réels ont été réalisés sur piste et un dispositif d’actionnement ainsi qu’un protocole expérimental sont également présentés en perspective à ce travail.The present work aims to pre-evaluate flow control parameters to reduce the drag in a real vehicle. Two different actuation mechanisms (Murata’s micro-blower, and air-knives) are characterized and compared to define their advantages and limitations. Murata micro-blowers energized the boundary layer to directly perturb the vortex structures formed in the shear layer region. The air-knife has a rounded surface, adjacent to the slit exit, that could be considered as an active boat-tail (Coanda effect) for drag reduction. Different open-loop and closed-loop control strategies are examined, such as continuous blowing, periodic forcing, sliding mode control (SMC) and machine learning control (MLC). SMC is a robust closed-loop algorithm to track, reach and maintain a predefined set-point; this approach has on-line adaptivity in changing conditions. Machine learning control is a model-free control that learns an effective control law that is judged and optimized with respect to a problem-specific cost/objective function. A hybrid between MLC and SMC may provide adaptive control exploiting the best non-linear actuation mechanisms. Finally, all these parameters are brought together and tested in real experimental applications representative of the mean wake and shear-layer structures related to control of real cars. For the backward-facing step, the goal is to experimentally reduce the recirculation zone. The flow is manipulated by a row of micro-blowers and sensed by pressure sensors. Initial measurements were carried out varying the periodic forcing. MLC is used to improve performance optimizing a control law with respect to a cost function. MLC is shown to outperform periodic forcing. For the Ahmed body, the goal is to reduce the aerodynamic drag of the square-back Ahmed body. The flow is manipulated by an air-knife placed on the top trailing edge and sensed by a force balance. Continuous blowing and periodic forcing are used as open-loop strategies. SMC and MLC algorithms are applied and compared to the open-loop cases. The pre-evaluation of the flow control parameters yielded important information to reduce the drag of a car. The first real vehicle experiments were performed on a race track. The first actuator device concept and sensor mechanism are presented
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Modeling and prediction of near wall turbulent flows
No full textLe but de ce travail est d'étudier une couche limite soumise à un gradient de pression et de la comparer avec une couche limite de plaque plane à grands nombres de Reynolds. Dans ce cadre, l’accent est mis sur le comportement des structures cohérentes à grande échelle. En raison de leur grande longueur, ces structures ne sont pas faciles à extraire et à caractériser en utilisant des techniques de mesure standard. Pour cette raison, des dispositifs expérimentaux spécifiques utilisant la PIV dans les plans longitudinaux et parallèles à la paroi ont été conçus pour capturer les structures à grande échelle et pour mieux comprendre les mécanismes régissant la dynamique de ces écoulements. La première partie revisite les résultats obtenus sur une couche limite plaque plane en sondant l'origine d'une décroissance spectrale en dans la couche limite turbulente. Dans cette perspective, un modèle simpliste basé sur le modèle de Townsend-Perry est proposé. Ce modèle peut, en principe, être appliqué à n'importe quel écoulement turbulent de paroi. La deuxième partie se concentre sur l'amélioration de la compréhension de la turbulence en gradient de pression adverse en effectuant une caractérisation complète d’un écoulement académique au dessus d’une géométrie. L’accent est mis sur les caractéristiques des structures (longueur, scaling, contribution énergétique et distribution selon la normale à la paroi) ainsi que sur l'influence du gradient de pression adverse sur les structures des grandes échelles. L'analyse permet de comparer le comportement d'une couche limite en présence de gradient de pression adverse avec le cas d’une plaque plane à grands nombres de ReynoldsThe aim of the present work is to study a boundary layer subjected to a pressure gradient and to compare it with a zero pressure gradient (ZPG) boundary layer at high Reynolds numbers. Within this framework, focus is laid on the behaviour of large-scale coherent structures. Due to their large streamwise extent, these structures are not easy to extract and characterize using standard measurement techniques. For this reason, specific experimental set-ups using PIV in the streamwise/wall-normal planes was designed to capture the large-scale structures and to gain more insight into the mechanisms governing the dynamics of these flows. The achievements of the present investigation can be divided into two parts. The first part revisits the results obtained on a ZPG turbulent boundary layer by probing the origin of a spectral range in a turbulent boundary layer. To this end, a simple model which can in principle be applied to various wall-bounded turbulent flows is proposed from a new perspective based on the work of Townsend-Perry. The second part focuses on improving the understanding of turbulence under an adverse pressure gradient (APG) by performing a complete flow characterisation of an academic test case on a large scale geometry. Emphasis is laid on the characteristics of the structures (length, scaling, energetic contribution and their wall normal distribution) along with the influence of the APG on the large-scale structures. The analysis is also extended to compare the behaviour of APG with the ZPG case at high Reynolds number
Optimization of a 4D-PTV metrology for the characterization of a turbulent flow at very small scales
No full textL'étude fondamentale de la turbulence revêt d’une importance significative en raison de son rôle dominant dans de nombreux domaines de la physique, des sciences de l'ingénieur, de l'astrophysique, de l'aéronautique, etc. La dissipation turbulente joue un rôle central dans l'écoulement turbulent et est donc une quantité importante dans les modèles de turbulence. Dans le but de caractériser cette dissipation, le présent travail est basé sur une technique de suivi de particules appelée "Shake-The Box" pour mesurer les champs de vitesse tridimensionnels en fonction du temps à une résolution pouvant avoisiner l'échelle dissipative. Le dispositif expérimental et le traitement de la technique Shake the Box ont été optimisés et poussés à leurs limites afin d'améliorer la résolution spatiale et la précision des trajectoires lagrangiennes mesurées. L'approche utilisée dans cette thèse est basée non seulement sur des données expérimentales mais aussi sur les images synthétiques PIV basées sur une simulation numérique directe des équations de Navier Stokes. L'investigation quantitative et qualitative nous permet de définir les paramètres optimaux pour notre application ciblée sur un écoulement de Von Karman Géant et donne les limites de la méthodeThe fundamental study of turbulence is of significant importance due to its dominant role in many fields of physics, engineering sciences, astrophysics, aeronautics, etc. Turbulent dissipation plays a central role in turbulent flow and is therefore an important quantity in turbulence models. With the aim of characterizing this dissipation, the present work is based on a particle tracking technique called "Shake-The Box" to measure three-dimensional velocity fields as function of time at a resolution which can approach dissipative scale. The experimental setup and processing of the Shake the Box technique have been optimized and pushed to their limits in order to improve the spatial resolution and the accuracy of the measured Lagrangian trajectories. The approach used in this thesis was based not only on experimental data but also on the synthetic PIV images based on direct numerical simulation of the Navier Stokes equations. The quantitative and qualitative investigation allows us to define the optimal parameters for our targeted application on a Giant Von Karmen flow and gives the limits of the metho
- …
