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Strömungsstruktur und Wärmetransport in vertikaler Konvektion bei niedrigen Prandtl-Zahlen

Antragstellerinnen / Antragsteller Privatdozentin Dr. Olga Shishkina; Dr.-Ing. Tobias Vogt
Fachliche Zuordnung Strömungsmechanik
Förderung Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437046649
 
Erstellungsjahr 2024

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)

 
 

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