Project

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ACQUISITION OF FLOW VELOCITY MEASURING INSTRUMENTATION / ACOUSTIC DOPPLER AND LASER DOPPLER VELOCIMETRY

English title ACQUISITION OF FLOW VELOCITY MEASURING INSTRUMENTATION / ACOUSTIC DOPPLER AND LASER DOPPLER VELOCIMETRY
Applicant Schleiss Anton
Number 150787
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Plateforme de constructions hydrauliques EPFL ENAC IIC PL-LCH
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Civil Engineering
Start/End 01.10.2014 - 30.09.2015
Approved amount 163'000.00
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Keywords (5)

hydraulics; Laser Doppler Velocimetry; river morphodynamics; turbidity currents; stepped spillways

Lay Summary (French)

Lead
Le Laboratoire de construction hydraulique (LCH) développe des recherches fondamentales et appliquées dans le domaine de l’hydraulique, notamment sur les structures hydrauliques des aménagements de production de l’énergie électrique et barrages, les systèmes d’assainissement, l’hydraulique fluviale, les crues extrêmes et la sécurité hydraulique. L’interprétation théorique et l’optimisation des phénomènes hydrauliques sont des compétences-clés du LCH. Ce projet concerne l’acquisition d’instrumentation que permettra un important saut quantitatif de la réponse du LCH au niveau de la recherche fondamentale et appliquée.
Lay summary

Contenu et objectifs du travail de recherche

L’instrumentation de mesure de vitesse, permettant une visualisation 3D de l’écoulement avec une fréquence d’acquisition élevée, est essentielle pour une interprétation profonde de la mécanique des écoulements objets d’étude au sein de le LCH. L’acquisition d’un système de mesure de vitesse 3D Laser Doppler permettra au LCH un upgrade dans ses travaux de recherche en terme de résolution spatiale et temporelle. Ce projet supporte l’acquisition d’un système 3D Laser Doppler Vélocimétrie, avec un système de positionnement que permettra mesures ponctuelles de vitesse (résolution spatial d’environs 0.1 mm) avec une fréquence d’acquisition élevée (plus que 500 Hz). La vitesse maximale mesurée pourra être environs 30 m/s. Le système est non-intrusif et facilement adaptable aux canaux du LCH.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

Cette nouvelle instrumentation dans le contexte de ce projet permettra un saut qualitatif de la réponse du LCH au niveau de la recherche fondamentale et appliquée. Le LCH est engagé dans le nouveau campus “EPFL Valais Wallis” à Sion où un centre de recherche dédié aux questions de l’énergie sera créé. Le nouveau système de mesures de vitesse est un premier pas pour équiper cette nouvelle infrastructure avec la plus récente technologie de mesures des écoulements.

Direct link to Lay Summary Last update: 03.10.2014

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
Doppler techniques to characterize the flow structure of sediment-laden underflows
Zordan Jessica, Juez Carmelo, Franca Mário J., Schleiss Anton J., Doppler techniques to characterize the flow structure of sediment-laden underflows, in 13th International Symposium on River Sedimentation, Stuttgart.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon Portugal (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
Universita degli Studi di Trieste Italy (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Exchange of personnel
Fugro Belgique/Belgie S.A. N.V. Belgium (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Exchange of personnel
- Industry/business/other use-inspired collaboration

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
149112 HYDRO-DYNAMIC IMPACT OF BORE WAVES ON STRUCTURES 01.01.2014 Project funding (Div. I-III)
137572 HYDRAULIC PERFORMANCE OF STEPPED SPILLWAY AERATORS AND RELATED DOWNSTREAM FLOW FEATURES 01.04.2012 Project funding (Div. I-III)
129538 The Stochastic Torrent: stochastic model for bedload transport on steep slope 01.01.2011 Project funding (Div. I-III)
128545 Alpine environmental Dynamics And the sustainable MAnagement of Non-Traditional water uses (ADAMANT) 01.09.2010 SNSF Professorships

Abstract

LCH develops fundamental and applied research on the field of hydraulics, focusing on hydraulic structures of hydropower plants and dams, supply systems, fluvial hydraulics, extreme flood determination and hydraulic safety. Physical modeling of hydraulic phenomena, their interpretation and optimization, is one of the key competences of LCH which is equipped with a complete infrastructure for model construction and operation, including an own workshop.A deeper insight in the mechanics of the flows, namely by using higher acquisition frequencies, using higher velocity ranges and measuring three dimensions, allows a breakthrough on the interpretation of results which, in the fields of research covered by LCH, ensue seldom from classical approaches based on time-averaged observations, practical assumptions or inference from similar studies. Often flows tackled in LCH are complex and 3D, requiring instrumentation that covers three velocity components.LCH owns velocity measuring equipment, namely Doppler-based profilers (supplier does not exist anymore), propellers, optic-fiber probes (unreliable) and one LSPIV system. These however, offer limitations related to (i) spatial resolution, (ii) temporal resolution, (iii) intrusiveness and (iv) working conditions. This project concerns the acquisition of one 3D Laser Doppler Velocimetry (LDV) or Anemometry (LDA) system with traversing system allowing point velocity measurements with high spatial resolution (~0.1 mm) and very high acquisition rate (depending on seeding, it can be >500 Hz). The velocity range, depending on the conversion system, is very high (>30 m/s). The system is non-intrusive and one traverse system allows efficient fine vertical and cross profiling of the flow. The system is easily adapted to most LCH channels.
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