Génération expérimentale de couches limites ...
Document type :
Communication dans un congrès avec actes
Title :
Génération expérimentale de couches limites atmosphériques par grilles multi-échelles inhomogènes : comparaison avec les dispositifs de "spires"
Author(s) :
Huret, Thomas [Auteur]
DAAA, ONERA [Lille]
Vassilicos, J.C. [Auteur]
Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille - Kampé de Fériet [LMFL]
Tanguy, Geoffrey [Auteur]
DAAA, ONERA [Lille]
Jacquin, Laurent [Auteur]
DAAA, ONERA, Institut Polytechnique de Paris [Meudon]
Gallas, Quentin [Auteur]
ONERA, Université de Toulouse [Mauzac]
DAAA, ONERA [Lille]
Vassilicos, J.C. [Auteur]
Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille - Kampé de Fériet [LMFL]
Tanguy, Geoffrey [Auteur]
DAAA, ONERA [Lille]
Jacquin, Laurent [Auteur]
DAAA, ONERA, Institut Polytechnique de Paris [Meudon]
Gallas, Quentin [Auteur]

ONERA, Université de Toulouse [Mauzac]
Conference title :
PHYSMOD 2024 - International Workshop on Physical Modelling of Flow and Dispersion Phenomena
City :
Lyon
Country :
France
Start date of the conference :
2024-08-28
Publication date :
2024
Keyword(s) :
turbulence
écoulement
essai en soufflerie
simulation multi-échelles
couche limite atmosphérique
écoulement
essai en soufflerie
simulation multi-échelles
couche limite atmosphérique
English keyword(s) :
turbulence
flow
wind tunnel test
multiscale modeling
atmospheric boundary layer
flow
wind tunnel test
multiscale modeling
atmospheric boundary layer
HAL domain(s) :
Physique [physics]
Sciences de l'ingénieur [physics]
Sciences de l'ingénieur [physics]
French abstract :
Dans le domaine de l’ingénierie du vent, les dispositifs les plus couramment utilisés à la fois en milieux académiques et industriels pour générer des écoulements de couches limites atmosphériques (CLA) en soufflerie ...
Show more >Dans le domaine de l’ingénierie du vent, les dispositifs les plus couramment utilisés à la fois en milieux académiques et industriels pour générer des écoulements de couches limites atmosphériques (CLA) en soufflerie consistent à associer des rugosités de paroi à un alignement de «spires» (flèches) en amont de la veine d’essai. Un nouveau type de grilles passives, appelées «Grilles Multi-échelles Inhomogènes» (MIG), est proposé afin de maitriser a priori les profils de vitesse moyenne et d’intensité turbulente générés. Un algorithme de conception de grille MIG est validé expérimentalement pour la génération de tout ou partie d’une CLA neutre en soufflerie. De plus, notre travail indique qu’un modèle d’interaction de sillages (initialement introduit pour prédire la turbulence de grilles sans cisaillement moyen) s’applique également pour mettre à l’échelle la turbulence générée par des grilles MIG, ouvrant la voie à un maîtrise du profil de turbulence. Une simplification de l’équation sur l’énergie cinétique turbulente (TKE) est proposé afin de prendre en compte l’effet du cisaillement moyen qui subsiste sur les courbes mises à l’échelle. Par ailleurs, il apparaît expérimentalement que les «spires», qui peuvent être conceptuellement traités comme des grilles MIG continues, suivent effectivement le même modèle de champs moyens que les grilles MIG discrètes. Cependant, cette proximité conceptuelle ne s’étend pas à la turbulence générée, puisque l’intensité turbulente en aval de spires, une fois normalisée par le modèle d’interaction de sillages, s’éloigne progressivement de celle générée par grilles MIG discrètes. Notre travail suggère que cette particularité d’évolution de la turbulence en aval de spires est due à la présence d’une couche cisaillée horizontale, séparée de la couche limite naturelle et associée à une structure de tourbillons longitudinaux contra-rotatifs. Les études futures seront dédiées à la compréhension de ces structures d’écoulements et à leur formation dans la région de sillage proche autour des «spires» et des barreaux de grilles MIG discrètes, afin d’en tenir compte pour la maîtrise de l’intensité turbulente aval.Show less >
Show more >Dans le domaine de l’ingénierie du vent, les dispositifs les plus couramment utilisés à la fois en milieux académiques et industriels pour générer des écoulements de couches limites atmosphériques (CLA) en soufflerie consistent à associer des rugosités de paroi à un alignement de «spires» (flèches) en amont de la veine d’essai. Un nouveau type de grilles passives, appelées «Grilles Multi-échelles Inhomogènes» (MIG), est proposé afin de maitriser a priori les profils de vitesse moyenne et d’intensité turbulente générés. Un algorithme de conception de grille MIG est validé expérimentalement pour la génération de tout ou partie d’une CLA neutre en soufflerie. De plus, notre travail indique qu’un modèle d’interaction de sillages (initialement introduit pour prédire la turbulence de grilles sans cisaillement moyen) s’applique également pour mettre à l’échelle la turbulence générée par des grilles MIG, ouvrant la voie à un maîtrise du profil de turbulence. Une simplification de l’équation sur l’énergie cinétique turbulente (TKE) est proposé afin de prendre en compte l’effet du cisaillement moyen qui subsiste sur les courbes mises à l’échelle. Par ailleurs, il apparaît expérimentalement que les «spires», qui peuvent être conceptuellement traités comme des grilles MIG continues, suivent effectivement le même modèle de champs moyens que les grilles MIG discrètes. Cependant, cette proximité conceptuelle ne s’étend pas à la turbulence générée, puisque l’intensité turbulente en aval de spires, une fois normalisée par le modèle d’interaction de sillages, s’éloigne progressivement de celle générée par grilles MIG discrètes. Notre travail suggère que cette particularité d’évolution de la turbulence en aval de spires est due à la présence d’une couche cisaillée horizontale, séparée de la couche limite naturelle et associée à une structure de tourbillons longitudinaux contra-rotatifs. Les études futures seront dédiées à la compréhension de ces structures d’écoulements et à leur formation dans la région de sillage proche autour des «spires» et des barreaux de grilles MIG discrètes, afin d’en tenir compte pour la maîtrise de l’intensité turbulente aval.Show less >
English abstract : [en]
A common practice in both research and industrial applications to generate an atmospheric boundary layer (ABL) in wind tunnel consists in associating a roughness fetch with an upstream array of «spires», at the expense of ...
Show more >A common practice in both research and industrial applications to generate an atmospheric boundary layer (ABL) in wind tunnel consists in associating a roughness fetch with an upstream array of «spires», at the expense of a time-consuming trial-and-error design process. A new type of passive device, namely Multiscale Inhomogeneous Grids (MIG), is introduced to tailor both mean velocity and turbulent intensity profiles. A MIG design algorithm for tailoring mean flow profile is validated for the experimental generation of both part-depth and full-depth ABL. Moreover, MIG-generated turbulence is shown to scale satisfactorily in accordance with wake-interaction scalings previously observed downstream of zero-shear grid turbulence. This fact effectively opens the door for a turbulence intensity profile tailoring by this type of passive device. Simplifications of the Turbulent Kinetic Energy (TKE) equation lead to a model of the generated turbulence taking into account the remaining effect of the generated mean shear on the turbulence intensity development. The spires, conceptually shown to be a particular case of continuous MIG, follow the same mean flow profile model as discrete MIG. However, their generated turbulence does not collapse with discrete MIG-generated turbulence, indicating that a different mechanism than planar wakes interaction is at play downstream of spires. Our work suggests that this mechanism is associated with a strong horizontal shear layer formed in the near-wake region of spires in relation to streamwise counter-rotating vortices. Future studies will focus on the study of near-wake phenomena downstream of both discrete MIG grids and spires to improve our TKE model, expected to be used to tailor turbulence intensity without trial-and-error.Show less >
Show more >A common practice in both research and industrial applications to generate an atmospheric boundary layer (ABL) in wind tunnel consists in associating a roughness fetch with an upstream array of «spires», at the expense of a time-consuming trial-and-error design process. A new type of passive device, namely Multiscale Inhomogeneous Grids (MIG), is introduced to tailor both mean velocity and turbulent intensity profiles. A MIG design algorithm for tailoring mean flow profile is validated for the experimental generation of both part-depth and full-depth ABL. Moreover, MIG-generated turbulence is shown to scale satisfactorily in accordance with wake-interaction scalings previously observed downstream of zero-shear grid turbulence. This fact effectively opens the door for a turbulence intensity profile tailoring by this type of passive device. Simplifications of the Turbulent Kinetic Energy (TKE) equation lead to a model of the generated turbulence taking into account the remaining effect of the generated mean shear on the turbulence intensity development. The spires, conceptually shown to be a particular case of continuous MIG, follow the same mean flow profile model as discrete MIG. However, their generated turbulence does not collapse with discrete MIG-generated turbulence, indicating that a different mechanism than planar wakes interaction is at play downstream of spires. Our work suggests that this mechanism is associated with a strong horizontal shear layer formed in the near-wake region of spires in relation to streamwise counter-rotating vortices. Future studies will focus on the study of near-wake phenomena downstream of both discrete MIG grids and spires to improve our TKE model, expected to be used to tailor turbulence intensity without trial-and-error.Show less >
Language :
Anglais
Peer reviewed article :
Oui
Audience :
Internationale
Popular science :
Non
Source :
Files
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- DAAA2024-135-Huret_abstract_physmod2024_v3-Publi%C3%A9e.pdf
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