An objective perspective for classic flow classification criteria - 12/11/15
Une perspective objective pour des critères classiques de classification d'écoulements
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Abstract |
Four classic criteria used to the classification of complex flows are discussed here. These criteria are useful to identify regions of the flow related to shear, elongation or rigid-body motion. These usual criteria, namely Q, Δ, and , use the fluid's rate-of-rotation tensor, which is known to vary with respect to a reference frame. The advantages of using objective (invariant with respect to a general transformation on the reference frame) criteria are discussed in the present work. In this connection, we construct versions of classic criteria replacing standard vorticity, a non-objective quantity, by effective vorticity, a rate-of-rotation tensor with respect to the angular velocity of the eigenvectors of the strain-rate tensor. The classic criteria and their corresponding objective versions are applied to classify two complex flows: the transient ABC flow and the flow through the abrupt 4:1 contraction. It is shown that the objective versions of the criteria provide richer information on the kinematics of the flow.
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Quatre critères classiques utilisés pour la classification des écoulements complexes sont étudiés ici. Ces critères sont utiles pour identifier les régions de l'écoulement liées au cisaillement, à l'extention ou au mouvement de corps rigides. Ces critères habituels, à savoir Q, Δ, and , utilisent le tenseur taux de rotation du fluide, qui est connu pour varier par rapport au système de référence. Les avantages qu'il y a à utiliser des critères objectifs (invariants par rapport à une transformation générale pour un système de référence) sont discutés dans le present travail. À cet égard, nous construisons des versions des critères classiques en remplaçant la vorticité standard, une quantité non objective, par la vorticité effective, un taux de rotation par rapport à la vitesse angulaire des vecteurs propres du tenseur taux de déformation. Les critères classiques et leurs versions objectives correspondantes sont appliqués pour classifier deux écoulements complexes : l'écoulement ABC transitoire et l'écoulement à travers une contraction brusque 4:1. Les versions objectives de ces critères fournissent des informations plus riches pour la cinématique de l'écoulement.
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Keywords : Objectivity, Flow classification, ABC flow, Contraction, Vortex identification
Mots-clés : Objectivité, Classification d'écoulements, Écoulement ABC, Contraction, Identification de tourbillons
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