Vermessung von Oberflächenwellen im Faraday-Experiment

• Applicant: Privatdozent Dr. Hanns Walter Müller
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 1997 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5374088

Parametrisch angetriebene Oberflächenwellen (Faraday-Wellen) sind eins der klassischen Beispiele unter den strukturbildenden Systemen. Die dynamische Vielfalt der beobachtbaren Konvektionsmuster tritt besonders dann zutage, wenn die Experimente am Schnittpunkt zweier konkurrierender Instabilitäten durchgeführt werden. Für gewöhnlich ist dies aber nur unter sehr extremen Betriebsbedingungen oder bei Verwendung viskoelastischer Flüssigkeiten möglich. Im vorliegenden Projekt wird das Problem der Strukturbildung für genau diese Fälle untersucht. Mit Hilfe geometrisch-optischer Verfahren wird die Oberflächendeformation erstmals quantitativ untersucht, und so ein Datenbestand geschaffen, um vorhandene Theorien oder Computersimulationen auszutesten. Die Messungen an viskoelastischen Polymerlösungen können ggf. zur Materialcharakterisierung verwendet werden. Quantitative Untersuchungen (z.B. die Vermessung der absoluten Oberflächenauslenkung) liegen bis dato nicht vor, wären zum Test der vorhandenen nichtlinearen Theorien jedoch erforderlich. Das vorgeschlagene Projekt wird diese Lücke schließen. Zur quantitativen Vermessung der Oberflächenamplituden soll eine geometrisch-optische Methode eingesetzt werden. In weiteren Versuchen soll das Verhalten nicht-newtonscher (viskoelastischer) Flüssigkeiten untersucht werden. Die Methode könnte zu einem Messverfahren zur Bestimmung frequenzabhängiger Fluidparameter führen.

• DFG Programme: Research Grants