Modelle rotierender kompressibler Konvektion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der größte Teil der Geodynamo-Modelle behandelt den Erdkern wie eine inkompressible Flüssigkeit, obwohl die Dichte des Erdkerns sich vom Rand des inneren Kerns bis zur Kern-Mantel-Grenze um 20% verändert. Dieses Projekt sollte den Effekt dieser endlichen Kompressibilität auf die Konvektion mit Hilfe von numerischen Simulationen erforschen. Eine direkte numerische Simulation des Erdkerns mit realistischen Parametern ist nicht machbar. Deswegen haben sich die Simulationen an einem Laborexperiment orientiert, in dem ein Quader auf einer Zentrifuge einem Temperaturgradienten ausgestzt wird, so dass Gas im Innern des Quaders zu Konvektion angetrieben wird. Das Experiment wurde in Lyon betrieben. Die Simulationen konnten klären, unter welchen Umständen ein Übergang von zwei- zu dreimensionaler Strömung zu erwarten ist, dass die anealstische Näherung (die häufig zum Vermeiden von Kompressionswellen eingesetzt wird) nahe dem Einsatz der Konvektion nicht gültig ist, und wie sich der Wärmetransport als Funktion der Kontrollparameter verändert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Transition to three-dimensional flow in thermal convection with spanwise rotation. Physical Review Fluids, 7(6).
Lüdemann, K. & Tilgner, A.
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Thermal convection in compressible gas with spanwise rotation. Physical Review Fluids, 8(10).
Lüdemann, K. & Tilgner, A.
