Comptes Rendus
Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 339 (2011) no. 1, pp. 6-11.

Obtention of some characteristics as Eulerian 2 times 2 points shifted velocity correlations for isotropic homogeneous turbulence is still difficult to obtain. Nevertheless, it is necessary, particularly for 2 points and 2 times or Lagrangian turbulence modelling, to improve our knowledge of the deduced characteristic turbulent time scales. In the present work the flow is a water decaying turbulence. We use particle image velocimetry (PIV) to obtain velocity field measurements in a first fixed point x and in a second moving point x+Δx. The velocity field at x is obtained at time t and at x+Δx at time t+T (where Δt=Δx/U¯ (U¯ being the mean velocity at x)). Our turbulence is the same as Comte-Bellot and Corrsin (1971) [1] (GCBC) but in water. They used two hot-wire anemometers to obtain velocity field x and x+Δx along their tunnel axis, whereas we used two PIV systems. This allows us to have measurement points closer each together, compare to GCBC. We present our PIV measurements that will be compared with the ones of GCBC (Comte-Bellot and Corrsin, 1971) [1] and Schlien and Corrsin (1974) [2] (SC). We first demonstrate the validity of our water experiment then the use of the synchronised two PIV systems. We further present the velocity correlation results and the deduced turbulent time scale.

La caractérisation de la turbulence homogène isotrope par des mesures Eulériennes en 2 points 2 temps glissants est difficile à obtenir. Elle est pourtant nécessaire pour les modèles en 2 points ou les modèles stochastiques Lagrangiens fondés sur une équation du type équation de Langevin. Nous utilisons ici la Vélocimétrie par Images de Particules (VIP) pour effectuer de telles mesures du fluide au sein d'une turbulence de grille dans l'eau. Cette turbulence est similaire à celle, étudiée par Comte-Bellot et Corrsin (1971) [1] (GCBC) dans l'air avec 2 sondes à fils chauds. La première sonde était fixée au premier point de mesure x, pour la mesure ponctuelle de vitesse à l'instant t. La seconde sonde, permettait la mesure de la vitesse au point x+U¯Δt, déduit comme la distance Δx parcourue par le fluide le long de l'axe du tunnel à la vitesse moyenne U¯, un instant T après le temps t. Dans l'expérience présentée ici, nous utilisons 2 systèmes PIV synchronisés. Notre technique de mesure est non intrusive et nous obtenons des mesures en des points plus proches (70 μm) que GCBC (3 mm au mieux). Nous réalisons des statistiques d'ensemble et non temporelle (fil chaud). Nous présentons la validation de l'expérience utilisée, les conditions d'écoulement, la corrélation obtenue et les informations déduitent sur un temps caractéristique de la turbulence. Nous comparons les résultats à ceux issus des mesures de GCBC et de celles de Schlien and Corrsin (1974) [2] (SC).

Received:
Accepted:
Published online:
DOI: 10.1016/j.crme.2010.11.009
Keywords: Turbulence, Eulerian 2 point 2 time shifted correlation, Integral timescales, Stochastic model
Mot clés : Turbulence, Corrélation en 2 points 2 temps glissants, Échelle intégrale, Modèle stochastique

Jean-Michel Lenoir 1; Jean-Noël Gence 1; Serge Simoëns 1

1 LMFA, UMR CNRS 5509, UCB Lyon I, INSA Lyon, École centrale de Lyon, 69131 Ecully cedex, France
@article{CRMECA_2011__339_1_6_0,
     author = {Jean-Michel Lenoir and Jean-No\"el Gence and Serge Simo\"ens},
     title = {Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {6--11},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {339},
     number = {1},
     year = {2011},
     doi = {10.1016/j.crme.2010.11.009},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Jean-Michel Lenoir
AU  - Jean-Noël Gence
AU  - Serge Simoëns
TI  - Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2011
SP  - 6
EP  - 11
VL  - 339
IS  - 1
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2010.11.009
LA  - en
ID  - CRMECA_2011__339_1_6_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Jean-Michel Lenoir
%A Jean-Noël Gence
%A Serge Simoëns
%T Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2011
%P 6-11
%V 339
%N 1
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2010.11.009
%G en
%F CRMECA_2011__339_1_6_0
Jean-Michel Lenoir; Jean-Noël Gence; Serge Simoëns. Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 339 (2011) no. 1, pp. 6-11. doi : 10.1016/j.crme.2010.11.009. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2010.11.009/

[1] G. Comte-Bellot; S. Corrsin Simple Eulerian time correlation of full and narrow band velocity signals in grid generated isotropic turbulence, J. of Fluid Mech., Volume 48 (1971) no. 2, p. 273

[2] D.J. Shlien; S. Corrsin A measurement of Lagrangian velocity autocorrelation in approximately isotropic turbulence, J. of Fluid Mech., Volume 62 (1974) no. 2, pp. 255-271

[3] W.H. Snyder; J.L. Lumley Some measurements of particle velocity autocorrelation functions in a turbulent flow, J. of Fluid Mech., Volume 48 (1971) no. 1, pp. 41-60

[4] Y. Sato; K. Yamamoto Lagrangian measurement of fluid particle motion in an isotropic turbulent field, J. of Fluid Mech., Volume 175 (1987), p. 183

[5] J.Y. Vincont; S. Simoens; M. Ayrault; J.M. Wallace Passive scalar dispersion in a turbulent boundary layer from a line source at the wall and downstream of an obstacle, J. of Fluid Mech., Volume 424 (2000), pp. 127-167

[6] S. Noguerra; R.G. Sousa; A.M.F.R. Pinto; M.L. Riethmuller; J.B.L.M. Campos Simultaneous PIV and pulsed shadow technique in slug flow, Exp. in Fluids 12/01, Volume 35 (2000) no. 6, pp. 598-609

[7] R.D. Keane; R.J. Adrian Optimization of particle image velocimeters: I. Double pulsed systems, Meas. Sci. Technol., Volume 1 (1990), pp. 1202-1215

[8] R.D. Keane; R.J. Adrian Optimization of particle image velocimeters: II. Multiple pulsed systems, Meas. Sci. Technol., Volume 2 (1991), pp. 963-974

[9] R.D. Keane; R.J. Adrian Theory of cross-correlation analysis of PIV images, Appl. Sci. Res., Volume 49 (1992), pp. 191-215

[10] A.K. Prasad; R.J. Adrian; C.C. Landreth; P.W. Offutt Effect of resolution on the speed and accuracy of particle image velocimetry interrogation, Exp. in Fluids, Volume 13 (1992), pp. 105-116

[11] J. Westerweel Theoretical analysis of the measurement precision in particle image velocimetry, Exp. in Fluids, Volume 29 (2000), p. S3-S12

[12] K.T. Christensen; R.J. Adrian Measurement of instantaneous Eulerian acceleration fields by particle image accelerometry: method and accuracy, Exp. in Fluids, Volume 33 (2002), pp. 759-769

[13] GuoXin Wei; I. Vinkovic; L. Shao; S. Simoëns Correlation de vitesse lagrangienne et echelle integrale temporelle en simulation des grandes echelles, Physics of Fluids, Volume 18 (2006) no. 9, pp. 095101-095111

[14] I. Vinkovic; C. Aguirre; S. Simoëns; J.N. Gence Couplage d'un modele stochastique lagrangien sous-maille avec une simulation grandes echelles, C. R. Mécanique CRAS Serie IIb (2005), pp. 325-330

[15] I. Vinkovic; C. Aguirre; S. Simoëns Large-eddy simulation and Lagrangian stochastic modelling of passive scalar dispersion in a turbulent boundary layer, J. of Turbulence, Volume 7 (2006) no. 30, pp. 1-14

[16] P.S. Bernard; J.M. Wallace Turbulent Flow, Wiley, 2002

Cited by Sources:

Comments - Policy