Couplage de la vélocimétrie par images de particules en deux temps avec la décomposition en modes propres pour la caractérisation d'un écoulement

Combining dual-time particle image velocimetry and proper orthogonal decomposition for flow characterization

• Auteur / Autrice : Thomas Favelier
• Direction : Marc Michard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Processus stochastiques

Mécanique des fluides

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Résumé

L'objet de cette étude est d'utiliser la décomposition en modes propres (POD) pour établir un modèle de la composante déterministe et aléatoire d'un écoulement turbulent présentant une instationnarité à grande échelle pseudo périodique. Une étude expérimentale de l'écoulement bidimensionnel en moyenne en aval d'un cylindre semi-circulaire, par vélocimétrie par image de particules en deux temps (PIV2T) caractérise l'écoulement. Une analyse POD du champ de vitesse permet d'extraire les modes spatiaux et de définir un paramètre de phase décrivant l'instationnarité à grande échelle qui régit la partie déterministe. La modélisation de l'évolution temporelle des coefficients associés aux modes s'effectue par des fonctions soit harmoniques pour la partie déterministe, soit stochastiques pour la partie aléatoire. La modélisation est en accord avec les mesures expérimentales des premiers moments statistiques en un point et des fonctions de corrélation spatio-temporelle du champ de vitesse

This study is an original way to use the proper orthogonal decompostion (POD) in order to establish a low order model of the determinist and random part of a turbulent flow for which the large scale instationnarity is pseudo periodic. An experimental study of the wake behind a semi circular rod by 2 time Particule Image Velocimetry (PIV2T) provides a statistical overview of the wake. POD analysis of the velocity field allows to characterize the spatial mode and the phase parameter describing the large scale instationnarity which governs the deterministic part. The modeling of the temporal evolution of the coefficients associated with the modes is carried out by either harmonics for the deterministic part, or stochastic functions for the random part. Modeling is in agreement with experimental measurements of the first statistical moments in one point and for the space and time correlation functions of the velocity field.