The evaluation of a one-dimensional temperature profile in a turbulent fluid flow from the amplitude distribution of measured temperature fluctuations at a fixed detector position

In a turbulent homogeneous fluid flow temperature fluctuations are generated by mixing of the fluid with a lateral temperature profile. In case of a flow with a one-dimensional temperature profile in a direction perpendicular to the flow velocity, the amplitude distribution of the temperature noise is Gaussian if this profile is linear, independently of the numerical value of the gradient. Deviations from the linear profile cause deviations from the normal distribution. Due to this fact it will be possible to calculate the underlying one-dimensional profile from the probability density function of the noise measured at a fixed position in the fluid flow. Experiments in a homogeneous turbulent water flow ( Re = 27000) confirmed the described method. The evaluation of a temperature profile by only one fixed noise detector may be of practical interest for malfunction detection in fuel elements of nuclear power reactors of the LMFBR-type. Dans un écoulement turbulent homogène les fluctuations de température sont engendrées par le mélange turbulent du fluide présentant un grandient latéral de température. Dans le cas d'un écoulement présentant un profil de température unidimensionnel dans la direction perpendiculaire à la vitesse du fluide, la distribution en amplitude des fluctuations de température est gaussienne si ce profil est linéaire, cela indépendamment de la valeur du gradient de température. Par contre, un profil à gradient variable produit des fluctuations non gaussiennes. De ce fait il est possible de déterminer le profil unidimensionnel à partir de la fonction densité de probabilité des fluctuations mesurée en un seul point de l'écoulement. Une vérification expérimentale de cette méthode a été effectuée dans un écoulement d'eau pour Re = 27000. La mesure d'un profil de température dans un fluide à l'aide d'une seule sonde fixe présente un intérêt pratique dans la détection d'anomalies de fonctionnement dans les assemblages combustibles des réacteurs nucléaires du type L M F B R. In einer homogenen turbulenten Flüssigkeitsströmung wurden Temperaturfluktuationen durch die Durchmischung der mit einem lateralen Temperaturprofil versehenen Flüssigkeit erzeugt. Ist dieses Temperaturprofil eindimensional und linear, dann besitzt das Temperaturrauschen eine Gauss-Verteilung—unabhängig vom numerischen Wert des Gradienten des Profils. Abweichungen von der Linearität des Profils erzeugen eindeutige Abweichungen von der Normalverteilung. Deshalb ist es möglich