Strömungsstruktur und Wärmetransport in vertikaler Konvektion bei niedrigen Prandtl-Zahlen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wichtigste Ergebnisse und Experimente: 1. Experimentelle und theoretische Integration: Bei den Experimenten in Dresden wurde flüssiges Gallium-Indium-Zinn (GaInSn, Pr ≈ 0,03) in einem rechteckigen Gefäß verwendet, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten mit Ultraschall-Doppler- Velocimetrie (UDV) gemessen wurden. Göttingen führte DNS unter Verwendung feiner Rechengitter durch, um die experimentellen Daten zu ergänzen, und um hohe Rayleigh-Zahlen (Ra) zu untersuchen. 2. Plattengröße als Schlüssellängenskala: Die Ergebnisse bestätigten, dass Wärme hauptsächlich durch die horizontale Grenzschichten und nicht durch die Hauptströmung transportiert wird, wobei die Plattengröße die entscheidende Längenskala ist. 3. Auswirkungen des Magnetfeldes auf VC: Die Einführung eines horizontalen Magnetfeldes verändert die Strömung signifikant und führte zu Oszillationen und Sekundärströmungen, insbesondere wenn thermische und elektromagnetische Kräfte im Gleichgewicht sind. 4. Zusätzliche Untersuchungen: Die Studien befassen sich mit verschiedenen VC-Konfigurationen, wie z. B. Boden-Seitenwand Heizung, und untersuchen die Magnetkonvektion unter Einfluß vertikaler Magnetfelder. Die Arbeiten bewerten zudem die Anwendbarkeit der Oberbeck-Boussinesq-Näherung und die Skalierung bei schnell rotierender thermischer Konvektion. Das Projekt führte zu bedeutenden Erkenntnissen über die Dynamik der turbulenten VC und der Magnetokonvektion, die in sieben Veröffentlichungen in führenden Fachzeitschriften wie Journal of Fluid Mechanics und Europhysics Letters zur Veröffentlichung kamen. Weitere Studien sind geplant, um das Verständnis, insbesondere im Hinblick auf Magnetfeldeinflüsse und die lokale Organisation der Strömung, zu erweitern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Dynamics and length scales in vertical convection of liquid metals. Journal of Fluid Mechanics, 932.
Zwirner, Lukas; Emran, Mohammad S.; Schindler, Felix; Singh, Sanjay; Eckert, Sven; Vogt, Tobias & Shishkina, Olga
-
Heat transport in a cell heated at the bottom and the side (a). EPL (Europhysics Letters), 134(3), 34001.
Teimurazov, Andrei; Reiter, Philipp; Shishkina, Olga & Frick, Peter
-
Oscillatory large-scale circulation in liquid-metal thermal convection and its structural unit. Journal of Fluid Mechanics, 977.
Teimurazov, Andrei; Singh, Sanjay; Su, Sylvie; Eckert, Sven; Shishkina, Olga & Vogt, Tobias
-
Wall mode dynamics and transition to chaos in magnetoconvection with a vertical magnetic field. Journal of Fluid Mechanics, 975.
McCormack, Matthew; Teimurazov, Andrei; Shishkina, Olga & Linkmann, Moritz
-
Scaling regimes in rapidly rotating thermal convection at extreme Rayleigh numbers. Journal of Fluid Mechanics, 984.
Song, Jiaxing; Shishkina, Olga & Zhu, Xiaojue
-
Unifying heat transport model for the transition between buoyancy-dominated and Lorentz-force-dominated regimes in quasistatic magnetoconvection. Journal of Fluid Mechanics, 980.
Teimurazov, Andrei; McCormack, Matthew; Linkmann, Moritz & Shishkina, Olga
-
What Rayleigh numbers are achievable under Oberbeck–Boussinesq conditions?. Journal of Fluid Mechanics, 986.
Weiss, Stephan; Emran, Mohammad S. & Shishkina, Olga
