Xác định lớp thô và các thống kê độ hỗn loạn của nó

Experiments in Fluids - Tập 54 - Trang 1-15 - 2013
Emma Florens1, Olivier Eiff1, Frédéric Moulin1
1Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, Université de Toulouse, INPT, UPS; CNRS, Toulouse, France

Tóm tắt

Lớp thô trong dòng chảy kênh mở rối qua một bức tường rất thô được khảo sát thực nghiệm cả trong tán lá và phía trên bằng cách sử dụng hình ảnh vận tốc hạt, nhờ vào khả năng tiếp cận quang học hoàn toàn với các phương pháp mới mà không làm ảnh hưởng đến dòng chảy. Điều này cho phép ước lượng đáng tin cậy về các giá trị trung bình kép và các hồ sơ độ hỗn loạn được thu được bằng cách giảm thiểu và định lượng các lỗi thường gặp do lấy mẫu thời gian và không gian hạn chế. Ví dụ, khi lấy mẫu không gian kém có thể dẫn đến các hồ sơ thẳng đứng sai lệch trong lớp thô. Sau đó, để định nghĩa và xác định rõ hơn chiều cao lớp thô, một phương pháp dựa trên sự phân tán không gian đo được được đề xuất, vốn tính đến các lỗi lấy mẫu theo thời gian. Các kết quả tiết lộ giá trị thấp hơn nhiều so với các ước lượng thường gặp cho tất cả các thống kê. Cuối cùng, các thống kê trung bình kép và độ hỗn loạn trong lớp thô được thảo luận.

Từ khóa

#lớp thô #độ hỗn loạn #dòng chảy kênh mở #khảo sát thực nghiệm #phương pháp đo lường

Tài liệu tham khảo

Amir M, Castro IP (2011) Turbulence in rough-wall boundary layer. Universality issues. Exp Fluids 51:313–326 Antonia RA, Djenidi L (2010) On the outer layer controversy for a turbulent boundary layer over a rough wall. In: IUTAM symposium on the physics of wall-bounded turbulent flows on rough walls, vol 22. IUTAM Bookseries, pp 77–86 Bendat JS, Piersol AG (1971) Random data: analysis and measurement procedures, 2nd edn. Wiley, New York Birch DM, Morrison JF (2011) Similarity of the streamwise velocity component in very-rough-wall channel flow. J Fluid Mech 668:174–201 Bottema M (1996) Roughness parameters over regular rough surfaces: experimental requirements and model validation. J Wind Eng Ind Aero 64:249–265 Bradshaw P (2000) A note on “critical roughness height” and “transitional roughness”. Phys Fluids 12:1611–1614 Britter RE, Hanna SR (2003) Flow and dispersion in urban areas. Annu Rev Fluid Mech 35:469–496 Castro IP (2007) Rough-wall boundary layers: mean flow universality. J Fluid Mech 585:469–485 Castro IP, Cheng H, Reynolds R (2006) Turbulence over urban-type roughness: deductions from wind-tunnel measurements. Bound Layer Meteorol 118:109–131 Cheng H, Castro IP (2002) Near wall flow over urban-like roughness. Bound Layer Meteorol 104:229–259 Christensen KT (2004) The influence of peak-locking errors on turbulence statistics computed from piv ensembles. Exp Fluids 36:484–497 Coceal O, Belcher SE (2004) A canopy model of mean winds through urban areas. Q J R Meteorol Soc 130:1349–1372 Coceal O, Thomas TG, Castro IP, Belcher SE (2006) Mean flow and turbulence statistics over groups of urban-like cubical obstacles. Bound Layer Meteorol 121:491–519 Fincham A, Delerce G (2000) Advanced optimization of correlation imaging velocimetry algorithms. Exp Fluids 29:S13–S22 Fincham A, Spedding GR (1997) Low cost, high resolution dpiv for measurements of turbulent fluid flow. Exp Fluids 23:449–462 Finnigan J (2000) Turbulence in plant canopies. Annu Rev Fluid Mech 32:519–571 Flack KA, Schultz MP, Shapiro TA (2005) Experimental support for townsend’s reynolds number similarity hypothesis on rough walls. Phys Fluids 17(3):035102.1–035102.9 Florens E (2010) Couche limite turbulente dans les écoulements à surface libre: étude expérimentale d’effets de macro-rugosités. PhD thesis, Université de Toulouse, France Flores O, Jiménez J (2006) Effect of wall-bounded disturbances on turbulent channel flows. J Fluid Mech 566:357–376 Hong J, Katz J, Schultz MP (2011) Near-wall turbulence statistics and flow structures over three-dimensional roughness in a turbulent channel flow. J Fluid Mech 667:1–37 Jiménez J (2004) Turbulent flows over rough walls. Annu Rev Fluid Mech 36:173–196 Macdonald RW (2000) Modelling the mean velocity profile in the urban canopy layer. Bound Layer Meteorol 97:25–45 Manes C, Pokrajac D, McEwan I (2007) Double-averaged open-channel flows with small relative submergence. J Hydr Eng 133(8):896–904 Mignot E, Barthelemy E, Hurther D (2009) Double-averaging analysis and local flow characterization of near-bed turbulence in gravel-bed channel flows. J Fluid Mech 618:279–303 Nepf H, Vivoni ER (2000) Flow structure in depth-limited, vegetated flow. J Geophys Res 105:28547–28557 Nezu I, Nakagawa H (1993) Turbulence in open-channel flows. IAHR Monograph series. A.A. Balkema, Rotterdam Nezu I, Rodi W (1985) Experimental study on secondary currents in open channel flow. In: Proceedings of 21st congress of IAHR, Melbourne, vol 2, pp 115–119 Nikora V, McEwan I, McLean S, Coleman S, Pokrajak D, Walters R (2007) Double-averaging concept for rough-bed open-channel and overland flows: theoretical background. J Hydr Eng 133(8):873–883 Nikora VI, Goring DG, McEwan I, Griffiths G (2001) Spatially averaged open-channel flow over rough bed. J Hydr Eng 126(2):123–133 Poggi D, Katul GG, Albertson JD (2004a) A note on the contribution of dispersive fluxes to momentum transfer within canopies. Bound Layer Meteorol 111:615–621 Poggi D, Porporato A, Ridolfi L, Albertson JD, Katul GG (2004b) The effect of vegetation density on canopy sub-layer turbulence. Bound Layer Meteorol 111:565–587 Pokrajac D, Campbell LJ, Nikora VI, Manes C, McEwan IK (2007) Quadrant analysis of persistent spatial velocity perturbations over square-bar roughness. Exp Fluids 42:413–423 Raupach MR, Shaw RH (1982) Averaging procedures for flow within vegetation canopies. Bound Layer Meteorol 61(1):47–64 Raupach MR, Thom AS, Edwards I (1980) A wind-tunnel study of turbulent flow close to regularly arrayed rough surfaces. Bound Layer Meteorol 18:373–397 Raupach MR, Antonia RA, Rajagopalan S (1991) Rough-wall turbulent boundary layers. Appl Mech Rev 44(1):1–25 Reynolds RT, Castro IP (2008) Measurements in a urban-type boundary layer. Exp Fluids 45:141–156 Rotach MW (1999) On the influence of the urban roughness sublayer on turbulence and dispersion. Atmos Environ 29:4001–4008 Rotach MW (2001) Simulation of urban-scale dispersion using a lagrangian stochastic dispersion model. Bound Layer Meteorol 99:379–410 Tomas S, Eiff OS, Masson V (2011) Experimental investigation of turbulent momentum transfer in a neutral boundary layer over a rough surface. Bound Layer Meteorol 138(3):385–411