Direct Numerical Simulation of Turbulent Drag Reduction by Rigid Fiber Additives [Elektronische Ressource] / Amin Moosaie. Gutachter: Michael Manhart ; Bernd Simeon ; Eric Stefan G. Shaqfeh. Betreuer: Michael Manhart

TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHENFachgebiet HydromechanikDirect Numerical Simulation of Turbulent Drag Reductionby Rigid Fiber AdditivesAmin MoosaieVollständiger Abdruck der von der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen derTechnischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades einesDoktor-Ingenieursgenehmigten Dissertation.Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. E. RankPrüfer der Dissertation:1. Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. M. Manhart2. Univ.-Prof. Dr. rer. nat. B. SimeonTechnische Universität Kaiserslautern3. Prof. Dr. E. S. G. ShaqfehStanford University, USA(nur schriftliche Beurteilung)Die Dissertation wurde am 08.03.2011 bei der Technischen Universität München eingereicht und durchdie Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen am 12.08.2011 angenommen.AbstractA two-way coupled simulation technique for a dilute suspension of rigid fibers in turbulent flows isdeveloped. It is based on an Eulerian direct numerical simulation of the incompressible Navier-Stokesequations and a Lagrangian direct Monte-Carlo simulation of the fiber conformation. The numericalmethods are explained in detail and are implemented in an existing flow solver. A simple benchmark,for which an analytical solution exists, is designed. It is used to validate the two-way coupled solver.The developed simulation tool is employed to study the turbulent drag reduction by rigid fibers in a3channel flow at a nominal shear Reynolds number Re = 180.