Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence

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

doi:10.1016/j.crme.2010.11.009

Two time and two point shifted velocity measurements in decaying homogeneous turbulence
[Mesures en 2 points 2 temps glissants dans une turbulence homogène décroissante]

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

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 339 (2011) no. 1, pp. 6-11.

Résumé
Abstract

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 $x + \bar{U} Δ t$ , déduit comme la distance Δx parcourue par le fluide le long de l'axe du tunnel à la vitesse moyenne $\bar{U}$ , 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).

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 $x + Δ x$ . The velocity field at x is obtained at time t and at $x + Δ x$ at time $t + T$ (where $Δ t = Δ x / \bar{U}$ ( $\bar{U}$ 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 $x + Δ x$ 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.

Reçu le : 2010-06-14
Accepté le : 2010-11-29
Publié le : 2010-12-17

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

Affiliations des auteurs :

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

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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/

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Cité par

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