Comptes Rendus
no. 11
Proper Orthogonal Decomposition of the mixing layer flow into coherent structures and turbulent Gaussian fluctuations
[Décomposition des champs de vitesse turbulents d'une couche de mélange en une partie cohérente et une partie turbulente aléatoire]

Présenté par : Pierre Perrier

Philippe Druault1  ; Joël Delville2  ; Jean-Paul Bonnet2
1 Laboratoire de mécanique physique, CNRS FRE 2867, université Pierre et Marie Curie, 2, place de la gare de ceinture, 78210 Saint Cyr l'École, France
2 Laboratoire d'études aérodynamiques, UMR CNRS 6609, université de Poitiers/ENSMA, 43, rue de l'aérodrome, 86036 Poitiers cedex, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 11, pp. 824-829.

La Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres est utilisée pour décomposer l'écoulement de couche de mélange plane turbulente en une partie cohérente issue des premiers modes POD et une partie résiduelle incohérente déduit du résidu de ces modes. A partir d'analyses spectrales et des Fonctions Densité de Probabilité du champ de vitesse, on montre que les fluctuations incohérentes sont de nature quasi-gaussienne. Cette décomposition permet d'entrevoir l'amélioration de certaines procédures de génération de conditions d'entrée des simulations numériques et l'analyse des fluctuations cycliques du champ de vitesse dans les écoulements des moteurs à combustion interne.

The Proper Orthogonal Decomposition is used to decompose fluctuating turbulent flows into a coherent non-Gaussian component and background fluctuations. An application is performed from 2D experimental data of a turbulent plane mixing layer flow. The analyses of the energy spectra and the Probability Density Function of the velocity field show that POD extracts an incoherent part approaching the quasi-Gaussian distribution properties. The background fluctuations are homogeneous with small amplitude. New future applications are then conceivable like the modeling of the incoherent part for particular inflow condition generation methodology and the analysis of the cyclic velocity field variabilities in Internal Combustion engine flow.

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DOI : 10.1016/j.crme.2005.10.001
Keywords: Turbulence, Proper Orthogonal Decomposition, Coherent structures, Gaussian fluctuations, Plane mixing layer
Mot clés : Turbulence, Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres, Structures cohérentes, Fluctuations gaussiennes, Couche de mélange plane
Philippe Druault 1 ; Joël Delville 2 ; Jean-Paul Bonnet 2

1 Laboratoire de mécanique physique, CNRS FRE 2867, université Pierre et Marie Curie, 2, place de la gare de ceinture, 78210 Saint Cyr l'École, France
2 Laboratoire d'études aérodynamiques, UMR CNRS 6609, université de Poitiers/ENSMA, 43, rue de l'aérodrome, 86036 Poitiers cedex, France 
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Philippe Druault; Joël Delville; Jean-Paul Bonnet. Proper Orthogonal Decomposition of the mixing layer flow into coherent structures and turbulent Gaussian fluctuations. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 11, pp. 824-829. doi : 10.1016/j.crme.2005.10.001. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.10.001/

[1] J.P. Bonnet; J. Delville; M.N. Glauser; R.A. Antonia; D.K. Bisset; D.R. Cole; H.E. Fiedler; J.H. Garem; D. Hilberg; J. Jeong; N.K.R. Kevlahan; L.S. Ukeiley; E. Vincendeau Collaborative testing of eddy structure identification methods in free turbulent shear flows, Exp. Fluids, Volume 25 (1998), pp. 197-225

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[8] J. Lewalle; J. Delville; J.P. Bonnet Decomposition of mixing layer turbulence into coherent structures and background fluctuations, Flow Turb. Comb., Volume 64 (2000), pp. 301-328

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