@phdthesis{Hamede2023, author = {Hamede, Mohammed Hussein Haytham}, title = {The turbulent very wide-gap Taylor-Couette flow : experimental investigation}, doi = {10.26127/BTUOpen-6445}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64456}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {Die Taylor-Couette-Str{\"o}mung (TC), die Str{\"o}mung zwischen zwei konzentrischen, unabh{\"a}ngig voneinander rotierenden Zylindern, wird als perfektes Modell zur Untersuchung von Scherstr{\"o}mungen {\"u}ber konkaven Oberfl{\"a}chen verwendet und ist eines der paradigmatischen Systeme der Fluidphysik. In dieser Arbeit wird eine experimentelle Untersuchung der turbulenten TC-Str{\"o}mung in einer sehr breiten Spaltgeometrie mit einem Radiusverh{\"a}ltnis 𝜂 = 0,1 durchgef{\"u}hrt. Das physikalische und dynamische Verhalten der Str{\"o}mung wird in einer Geometrie untersucht, die vor der vorliegenden Studie kaum untersucht wurde, was diese Studie einzigartig macht. Ziel der Studie ist es, die Auswirkungen der Kr{\"u}mmung auf die TC-Str{\"o}mung zu verstehen, insbesondere in F{\"a}llen, in denen die Umfangsl{\"a}nge des inneren Zylinders kleiner ist als die Spaltbreite. Die Str{\"o}mung wird in den verschiedenen Rotationsregimen untersucht: gegenl{\"a}ufige, mitl{\"a}ufige und reine Innenzylinder-Rotationsregime bis zu Scher-Reynoldszahlen Re_s≤ 150000. Das Str{\"o}mungsfeld wurde mit Hilfe von Visualisierungstechniken qualitativ untersucht. Bei der Untersuchung der verschiedenen Str{\"o}mungsparameter zeigen sich bekannte koh{\"a}rente TC-Str{\"o}mungsmuster sowie neu beobachtete Muster, von denen wir annehmen, dass sie nur bei TC-Str{\"o}mungen mit sehr großem Spalt existieren. F{\"u}r eine detailliertere quantitative Untersuchung wurde eine zeitaufgel{\"o}ste Messung des Geschwindigkeitsfeldes mit der Hochgeschwindigkeits-Partikel-Image-Velocimetry-Technik durch die Endplatte des Systems durchgef{\"u}hrt. Die radialen und azimutalen Geschwindigkeitskomponenten in der horizontalen 2D-Ebene werden an verschiedenen axialen Positionen gemessen, um die axiale Varianz der Str{\"o}mung zu erfassen. Das aufgezeichnete Str{\"o}mungsfeld wird verwendet, um den Drehimpulstransport in Form der Quasi-Nusselt-Zahl (Nu_ω) zu berechnen. Die Ergebnisse zeigen ein Maximum der Nu_ω f{\"u}r niedrige gegenl{\"a}ufige Raten von -0,011 ≤ μ_max ≤ -0,0077, was mit großr{\"a}umigen Strukturen verbunden ist, die den gesamten Spalt {\"u}berspannen. Dar{\"u}ber hinaus nimmt Nu_ω f{\"u}r Gegenrotationsraten, die h{\"o}her als μ_max sind, ab, bis es einen Minimalwert erreicht, und steigt dann f{\"u}r h{\"o}here Gegenrotationsf{\"a}lle tendenziell wieder an. Das Raum-Zeit-Verhalten des turbulenten Str{\"o}mungsfeldes f{\"u}r die F{\"a}lle mit hoher Gegenrotation zeigt die Existenz neu beobachteter Muster neben der {\"a}ußeren Zylinderwand, die sich nach innen ausbreiten, den Drehimpulstransport verst{\"a}rken und zu einem zweiten Maximum im Transport f{\"u}r h{\"o}here Gegenrotationsraten f{\"u}hren. Das Raum-Zeit-Verhalten des turbulenten Str{\"o}mungsfeldes f{\"u}r die F{\"a}lle mit hoher Gegenrotation zeigt die Existenz von neu beobachteten Mustern neben der {\"a}ußeren Zylinderwand, die sich nach innen ausbreiten, den Drehimpulstransport verst{\"a}rken und zu einem zweiten Maximum des Transports f{\"u}r h{\"o}here Gegenrotationsraten f{\"u}hren. F{\"u}r den rein rotierenden inneren Zylinder skaliert der Impulstransport.}, subject = {Experimental fluid mechanics; Taylor-Couette flow; Rotating flow; Turbulence; Particle image velocimetry; Experimentelle Str{\"o}mungsmechanik; Taylor-Couette-Str{\"o}mung; Rotationsstr{\"o}mung; Turbulenz; Turbulente Str{\"o}mung; Str{\"o}mungsmechanik; Rotationsstr{\"o}mung; Taylor-Couette-Str{\"o}mung}, language = {en} } @phdthesis{Koenig2015, author = {K{\"o}nig, Franziska}, title = {Investigation of high Reynolds number pipe flow - CoLaPipe experiments}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35392}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {Investigations of high Reynolds number pipe flow is up to now a great challenge due to the complex mechanisms which appear in pipe flow turbulence. Hence, suitable experimental facilities are necessary to resolve turbulent dynamics and therewith to provide the knowledge for the understanding of such a simple shear flow. For this reason the recent thesis deals with conceptual design and setup of a new high Reynolds number pipe test facility further on named CoLaPipe - Cottbus Large Pipe. It also comprises first investigations on pipe flow obtained from the new CoLaPipe, which can be classified into 1.)calibration measurements to put the facility into service and 2.)continuative measurements to provide experimental results helping to understand pipe flow. The first results within the CoLaPipe show that this new experimental facility is suitable to investigate turbulence at high Reynolds numbers, where this conclusion can be drawn from intensive investigations on the development length of the flow either for natural and artificial transition. From further experiments on the evaluation of the wall friction velocity using different estimation methods great difficulties and variations in the calculated values are obtained. These deviations are directly related to the scaling behavior of the mean and fluctuating velocity, which is also shown within this thesis and intensively discussed. Among the discussion of the setup of the new CoLaPipe and the first experimental results this thesis contains a broad literature review with the focus on high and very high Reynolds numbers. Nevertheless, pipe flow at low and moderate Reynolds numbers is described as well.}, subject = {Turbulence; Pipe flow; High Reynolds number; Wind tunnel; Fluid dynamics; Turbulenz; Rohrstr{\"o}mung; Hohe Reynoldszahlen; Windkanal; Str{\"o}mungsmechanik; Windkanal; Rohrstr{\"o}mung; Turbulente Str{\"o}mung; Reynolds-Zahl}, language = {en} }