Fiber Dynamics in Turbulent Flows -Part I: General Modeling Framework -Part II: Specific Taylor Drag

  • Part I: General Modeling Framework The paper at hand deals with the modeling of turbulence effects on the dynamics of a long slender elastic fiber. Independent of the choice of the drag model, a general aerodynamic force concept is derived on the basis of the velocity field for the randomly fluctuating component of the flow. Its construction as centered differentiable Gaussian field complies thereby with the requirements of the stochastic k-turbulence model and Kolmogorov’s universal equilibrium theory on local isotropy. Part II: Specific Taylor Drag In [12], an aerodynamic force concept for a general air drag model is derived on top of a stochastic k-epsilon description for a turbulent flow field. The turbulence effects on the dynamics of a long slender elastic fiber are particularly modeled by a correlated random Gaussian force and in its asymptotic limit on a macroscopic fiber scale by Gaussian white noise with flow - dependent amplitude. The paper at hand now presents quantitative similarity estimates and numerical comparisons for the concrete choice of a Taylor drag model in a given application.

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Verfasserangaben:N. Marheineke, R. Wegener
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-16653
Schriftenreihe (Bandnummer):Berichte des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM Report) (81)
Dokumentart:Bericht
Sprache der Veröffentlichung:Englisch
Jahr der Fertigstellung:2005
Jahr der Veröffentlichung:2005
Veröffentlichende Institution:Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik
Datum der Publikation (Server):13.09.2005
Freies Schlagwort / Tag:air drag; fiber-turbulence interaction scales; flexible fibers; random -Gaussian aerodynamic force; stochastic dif; white noise
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fraunhofer (ITWM)
DDC-Sachgruppen:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 51 Mathematik / 510 Mathematik
Lizenz (Deutsch):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vor dem 27.05.2011

$Rev: 13581 $