Experimentelle Untersuchung wandnaher Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenter Rayleigh-Bénard Konvektion

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Ronald du Puits; Dr. Christian Resagk
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 90888150

Der Wärmetransport von einer festen Oberfläche zu einem angrenzenden Fluid ist für eine Vielzahl von natürlichen und technischen Strömungsprozessen relevant. Obwohl die physikalischen Grundlagen des konvektiven Wärmeübergangs seit fast 100 Jahren mit hoher Intensität studiert werden, sind wir von einem umfassenden Verständnis der dabei ablaufenden Vorgänge noch weit entfernt. Neue Ideen, wie z.B. die Analogie zu anderen turbulenten Transportprozessen könnten dazu beitragen, Prozesse der Energiegewinnung zu optimieren, Klimaveränderungen besser zu verstehen und vorherzusagen oder aber auch die Behaglichkeit in Innenräumen zu steigern. Am „Ilmenauer Fass“, einer weltweit einzigartigen Anlage, an der turbulente Konvektionsströmungen mit unerreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung studiert werden können, soll in diesem Projekt die Rolle kohärenter Strukturen beim konvektiven Wärmeübergang untersucht werden. Zusammen mit den theoretischen und numerischen Arbeiten im Teilprojekt RB-2 soll insbesondere deren Beitrag zum Wärmetransport im wandnahen Bereich quantifiziert werden. Unter Verwendung bildgebender Strömungsmessverfahren, wie Particle Image Velocimetry oder Particle Tracking Velocimetry sollen Analogien zum Drehimpulstransport im Taylor-Couette-System (TC-1,2) und zum Impulstransport in der Rohrströmung (RS-1,2) aufgedeckt werden. Da in diesen Modellströmungen im Labor wesentlich höhere Transportraten als im Rayleigh-Bénard System erreicht werden können, können Erkenntnisse, die in den Teilprojekten TC-1,2 und RS-1,2 gewonnen werden, direkt auf thermische Konvektionsströmungen bei ultrahohen Rayleighzahlen übertragen werden bei.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1182: Wandnahe Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenten Rayleigh-Bénard-, Taylor-Couette- und Rohrströmungen
• Beteiligte Person: Professor Dr. André Thess