Contribution to the study of the statistical structure and mechanisms of wind wave generation
Description
The main objective of this research is the estimation of 'excitation' functions on which the spectral energy density of the wind wave field depends by the means of the radiative transfer equation. The experimental results presented in this report come from measurements taken in two wind tunnels simulating oceans-atmosphere interactions (respectively 8 m and 40 m in length). The first part of the paper is devoted to a critical review of a number of theoretical data (equations of air and water movements, theoretical models of generation, amplification, saturation of wind waves), which generally serve as a basis for studies on the transfer of mechanical energy between the atmosphere and the ocean. The second part is a brief description of the experimental installations, with particular emphasis on the provisions adopted therein. The methods of acquisition and processing of experimental data are then described, with particular reference to the calculation of errors in the estimation of statistical quantities. In the third part, the obtained results are presented and discussed. If this study is essentially experimental, much of the work, however, has been devoted to the confrontation between measurement results and various theoretical concepts. This confrontation concerns more specifically the results on the statistical structure of the movement of the air-water interface. However, the experience-theory comparison requires the development of numerical methods, which could not be developed in the course of the research project. Therefore, the study was limited to the simplest theoretical models. A special interest was devoted to the possible differences between these experimental results and those from other authors, mainly with observations in natural sites. The last part presents a number of conclusions and suggestions for further researches
Abstract (French)
Ces recherches ont pour objectif principal l'estimation de fonctions d'excitation dont depend la densite spectrale d'energie du champ de vagues de vent par l'intermediaire de l'equation du transfert radiatif. Les resultats experimentaux presentes dans ce memoire proviennent de mesures effectuees dans deux souffleries de simulation des interactions oceans-atmosphere, de 8 m et 40 m de longueur respectivement. Des dispositions originales ont ete adoptees dans la conception de ces installations dans le but d'obtenir, en particulier: une bonne stabilite de l'ecoulement d'air; un raccordement convenable des ecoulements d'air et d'eau; - un developpement tridimensionnel des vagues de vent. Des precautions particulieres ont ete prises dans la realisation des organes auxiliaires permettant de fixer les valeurs des parametres aerodynamiques, hygrothermiques et hydrauliques. Ceux-ci peuvent ainsi etre definis avec une grande precision. Le soin apporte dans la conception et la realisation de ces installations permet d'esperer qu'une simulation convenable des phenomenes reels est effectivement atteinte. La premiere partie de ce memoire est consacree a une revue critique succinte d'un certain nombre de donnees theoriques (equations des mouvements de l'air et de l'eau; modeles theoriques de generation, d'amplification, de saturation des vagues de vent, qui servent generalement de base aux etudes sur les transferts d'energie mecanique entre l'atmosphere et l'ocean. La deuxieme partie est consacree a une breve description des installations experimentales mentionnees precedemment. Elle insiste plus particulierement sur les dispositions qui y sont adoptees pour obtenir une simulation convenable des interactions dynamiques. Les methodes d'acquisition et de traitement des donnees experimentales sont ensuite decrites. Une attention particuliere est portee au calcul des erreurs commises dans l'estimation des grandeurs statistiques. En troisieme partie, les resultats auxquels nous avons abouti sont presentes et discutes. La presentation est effectuee suivant la classification definie au par. 8 de cette introduction. Cette etude, a la base, a un caractere experimental. Une part importante des travaux a ete cependant consacree a la confrontation entre les resultats de mesures et divers concepts theoriques, notamment ceux qui sont discutes aux chapitres l et II. Cette confrontation concerne plus specialement les resultats sur la structure statistique du mouvement de l'interface air-eau. Au sujet des points (b) et (c) du par. 8, si l'on desire tenir compte des analyses theoriques les plus recentes, la comparaison experience-theorie necessite le developpement de methodes numeriques, qui ne pouvaient etre developpees dans le laps de temps dont nous disposions. Nous nous sommes donc limites, pour le moment, aux modeles theoriques les plus simples. Nous avons egalement porte un interet particulier aux differences eventuelles que nos resultats experimentaux peuvent presenter par rapport a ceux que d'autres auteurs ont obtenus, essentiellement dans des observations en sites naturels. Il est en effet d'un grand interet de situer le degre de simulation des phenomenes reels que nous avons atteint au laboratoire. La derniere partie du memoire est reservee a la presentation d'un certain nombre de conclusions. Des suggestions concernant la poursuite des recherches sont egalement faitesFiles
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Contribution a l'etude de la structure statistique et des mecanismes de generation des vagues de vent
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 344 p.
- Report number
- FRNC-TH--10055
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 49071750
- Subject category
- S71: CLASSICAL AND QUANTUM MECHANICS, GENERAL PHYSICS; S42: ENGINEERING; S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ACCURACY; AERODYNAMICS; AIR-WATER INTERACTIONS; BENCH-SCALE EXPERIMENTS; CALCULATION METHODS; DATA ACQUISITION SYSTEMS; EXCITATION FUNCTIONS; EXPERIMENT RESULTS; HYDRODYNAMICS; MEASURING METHODS; SPECTRAL DENSITY; STATISTICAL MECHANICS; SURFACE WATERS; TESTING; WATER WAVES; WAVE FORCES; WIND; WIND POWER; WIND TUNNELS
- Descriptors DEC
- CROSS SECTIONS; DIFFERENTIAL CROSS SECTIONS; ENERGY SOURCES; EQUIPMENT; FLUID MECHANICS; FUNCTIONS; GRAVITY WAVES; MECHANICS; POWER; RENEWABLE ENERGY SOURCES; SPECTRAL FUNCTIONS
Optional Information
- Notes
- 174 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; Also available from Documentation - Bibliotheque universitaire, Universite d'Aix-Marseille - Faculte des Sciences - 3 place Victor Hugo - Case G - 13331 Marseille cedex 3 (France)