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Vortex Formation and Decay: The Scaling of Vortex-Wall Interaction

Kaiser, Frieder

Abstract:
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es den Einfluss von Turbulenz und im speziellen der Reynoldszahl ($Re$) auf die Prozesse der Wirbelformation und des Wirbelzerfalls zu untersuchen. Inspiriert von Wirbeln, die bei der Fortbewegung von schwimmenden und fliegenden Tieren auftreten, werden drei charakteristische Merkmale identifiziert, die durch das Zusammenspiel eines Wirbels mit einem beschleunigten Festkörper (z.B. einem Flügel oder einer Flosse) entstehen: eine gekrümmte freie Scherschicht, der Wirbelkern und die Grenzschicht zwischen dem Wirbel und dem beschleunigten Körper.
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Abstract (englisch):
The present work aims to characterise the influence of turbulence and in particular the influence of the Reynolds number ($Re$) on the dynamic processes of vortex formation and decay. Inspired by vortex wakes in bio-propulsion, three characteristic features of vortex formation and decay are identified, each resulting from the interaction of a vortex with a solid structure (e.g. a propulsor): a curved free shear layer, the vortex core and a boundary layer between vortex and propulsor.
Multiple studies are presented that isolate the characteristic flow features in simplified configurations and study the influence of turbulence on vortex evolution.
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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000128273
Veröffentlicht am 19.01.2021
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Strömungsmechanik (ISTM)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 19.01.2021
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000128273
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang VIII, 186 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Maschinenbau (MACH)
Institut Institut für Strömungsmechanik (ISTM)
Prüfungsdatum 12.05.2020
Referent/Betreuer Prof. B. Frohnapfel
Schlagwörter turbulence, transition, vortex dynamics, vortex decay, Taylor-Couette flow
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