Helikale Strömungen: Neue Erhaltungsgleichungen und ihre Bedeutung für 2 1/2D Turbulenz

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Oberlack
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270556741

Zentraler Ausgangspunkt des Antrags ist die Entdeckung neuer Erhaltungssätze für reibungsfreie wie auch reibungsbehaftete helikale Strömungen in der Arbeitsgruppe des Antragstellers, vermutlich erstmalig seit der Entdeckung der Helizität in den 60er Jahren. Die Entdeckung schließt auch neue Erhaltungssätze für ebene und achsensymmetrische Strömungen ein. Für den vorliegenden Antrag steht die Anwendung auf die Turbulenz im Vordergrund. Im Hinblick auf die fundamentale Frage der Turbulenz platzieren sich helikale Strömungen zwischen 3D Turbulenz, die unser klassisches Verständnis bestimmt, sowie der grundlegend verschiedenen ebenen 2D Turbulenz. Wie in der 3D Turbulenz liegt für helikale Turbulenz zwar ein dreidimensionales Geschwindigkeitsfeld vor und, hier zentral, auch die für die Generierung kleiner Skalen wichtige Wirbelstreckung in der Wirbeltransportgleichung kann eindeutig identifiziert werden. Nichtsdestoweniger aber lebt die Strömung auf einer 2D Mannigfaltigkeit - insofern ähnlich der ebenen 2D Turbulenz. Mittels eines speziell für helikale Strömung entwickelten Simulationscodes soll genau diese Frage untersucht werden, inwiefern helikale Turbulenz eher 2D oder 3D Charakter besitzt, d.h. eher ein Energietransfer von kleinen zu großen Skalen stattfindet oder umgekehrt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen