Caractérisation de l’écoulement autour de structures souples et poreuses : Application aux engins de pêche
| Autre(s) titre(s) | Characterization of the flow around porous and flexible structures : Application to fishing gears | ||||||||
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| Type | Thèse | ||||||||
| Date | 2012-05 | ||||||||
| Langue(s) | Français | ||||||||
| Auteur(s) | Bouhoubeiny Elkhadim | ||||||||
| Université | Université Pierre et Marie Curie | ||||||||
| Discipline | Mécanique des fluides | ||||||||
| Directeur de thèse | Philippe DRUAULT | ||||||||
| Co-directeur | GERMAIN Grégory | ||||||||
| Financement | DPMA, Ifremer | ||||||||
| Résumé | L’objectif de cette étude est de déterminer expérimentalement les caractéristiques de l’écoulement régissant le comportement hydrodynamique des engins de pêche et en particulier d’un chalut de fond. La géométrie de ce dernier présente principalement des parties planes et bombées, mais également une partie finale de forme sphérique. Pour caractériser les différents types d’écoulement rencontrés sur ce type de structure souple et poreuse, des mesures du champ de vitesse ont été obtenues par vélocimétrie par images de particules (PIV) autour de différentes maquettes représentant totalement ou en partie un chalut fond. En particulier, une maquette au 1/10 d’un chalut de fond complet et une nappe d’alèse rectangulaire ont été utilisées pour caractériser le développement de la couche limite sur les parties planes de la structure. A partir des mesures réalisées autour de la nappe d’alèse présentant de fortes incidences, le sillage des parties bombées d’un chalut a ainsi pu être caractérisé. L’écoulement a également été mesuré autour de deux maquettes rigide et non rigide présentant la forme d’un cul de chalut afin de caractériser le détachement tourbillonnaire générant la dynamique de cette partie spécifique. La dynamique temporelle des structures tourbillonnaires à grandes échelles caractérisant le sillage d’un cul de chalut rigide et non rigide a été étudiée par analyse spectrale des vitesses longitudinales. Le post-traitement des mesures PIV par décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) a permis : de mettre en évidence les caractéristiques spatio-temporelles des structures tourbillonnaires à grandes échelles présentes dans l’écoulement turbulent derrière la partie finale d’un chalut de fond et de développer une méthode de moyenne de phase permettant d’extraire le champ moyen associé à chaque position instantanée de la structure en perpétuel mouvement. Cette dernière méthode réalisée à l’aide de la POD a permis notamment de caractériser le développement spatio-temporel de la couche limite sur les parties planes de la structure souple et de montrer l’influence du mouvement et de la porosité sur les caractéristiques de la couche limite. L’ensemble des résultats obtenus aura des applications directes dans l’amélioration des outils numériques utilisés pour calculer la traînée d’un chalut de fond, en permettant notamment de fournir des données de vitesse réalistes pour initialiser les calculs d’efforts hydrodynamiques. De plus les différentes bases de données devraient permettre de valider les codes de calculs simulant de tels écoulements turbulents. |
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| Résumé en anglais | The objective of this study is to experimentally determine the flow characteristics governing the hydrodynamic behaviour of fishing gear and in particular of a bottom trawl. This porous structure is characterized by horizontal and curved parts, but also a final part of spherical shape named codend. In order to characterize the different types of flow observed over this porous structure, Particle Image Velocimetry (PIV) measurements are carried around several kind of devices, representative of all or part bottom trawl. In particular, a complete 1/10 scaled bottom trawl and a sheet of net are used to characterize the development of the boundary layer above the horizontal part of this porous structure. The sheet of net is also used to characterize the wake of the curved part. The flow is also measured around rigid and porous cod end in order to investigate the vortex shedding governing the dynamic of this specific part. To determine the frequency of the large scale vortex structures, a spectral analysis of the longitudinal velocity is applied. Using the Proper Orthogonal Decomposition (POD) for such investigation, it is demonstrated the effectiveness of this procedure to extract the large scale spatial flow structure and their associated frequencies in the wake of the cod-end and to develop a phase averaged allowing to extract the mean velocity associated to each position of the moving porous structure. It is demonstrated that this new phase averaged obtained by POD procedure allows the determination of the spatial and temporal evolution of the boundary layer over moving porous structure. The experimental results obtained are useful for the improvement of the numerical models aiming at computing the drag of the fishing gear. Indeed, to enhance the overall drag computation of a fishing gear, one has to take into account velocity information in the close vicinity of the porous structure. Furthermore, the present work provides benchmark PIV data of the unsteady flow developing on fishing net porous structures allowing the advancement of unsteady numerical codes. | ||||||||
| Texte intégral |
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