Coherent Vortex Extraction in 3D Turbulent Flows Using Orthogonal Wavelets

M.F.: LMD-CNRS, École Normale Supérieure, 24, rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05, France;
G.P.: Institut für Chemische Technik, Universität Karlsruhe (TH), Kaiserstrasse 12, 76128 Karlsruhe, Germany;
K.S.: Centre de Mathématiques et d'Iinformatique, Université de Provence, 39, rue F. Joliot-Curie, 13453 Marseille cedex 13, France.

Abstract This Letter presents a wavelet technique for extracting coherent vortices from three-dimensional turbulent flows, which is applied to a homogeneous isotropic turbulent flow at N=2563. The coherent flow is reconstructed from only 3%N wavelet coefficients that retain the vortex tubes, and 98.9%N of the energy with the same k-5/3 spectrum as the total flow. In contrast, the remaining 97%N wavelet coefficients correspond to the incoherent flow which is structureless, decorrelated, and whose effect can therfore be modeled statistically.

Extraction des tourbillons cohérents en turbulence tridimensionnelle
à l'aide des ondelettes orthogonales
Résumé Cette note présente une technique en ondelettes pour extraire les tourbillons cohérents dans les écoulements turbulents tridimensionnels et montre les bonnes propriétés de compression de celle-ci.