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Keywords:

  • liquid–solid flow;
  • mesoscopic;
  • lattice-Boltzmann;
  • direct simulations;
  • fibres

Abstract

A procedure for direct, meso-scale simulations of flexible fibres immersed in liquid flow is introduced. The fibres are composed of chains of spherical particles connected through ball joints with the bending stiffness of the joints as a variable. The motion of the fibres and the liquid is two-way coupled with full resolution of the solid–liquid interface. First the simulation procedure is validated by means of an analytical solution for sphere doublets in zero-Reynolds simple shear flow. Subsequently we use the numerical method to study inertial flows with fibres, more specifically the interaction of a fibre with isotropic turbulence.

Une procédure pour des simulations directes à la méso-échelle de fibres souples immergées dans la circulation de liquide est présentée. Les fibres sont composées de chaînes de particules sphériques reliées par des joints à rotule avec la rigidité à la flexion des joints comme variable. Le mouvement des fibres et du liquide est bidirectionnel avec une résolution intégrale de l'interface solide-liquide. D'abord, la procédure de simulation est validée au moyen d'une solution analytique pour les doublets de sphère dans un écoulement de cisaillement simple à nombre de Reynolds nul. Par la suite, nous utilisons la méthode numérique pour étudier les flux inertiels avec les fibres, plus précisément l'interaction d'une fibre avec la turbulence isotrope.