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Projekt
Turbulenzübergang und Turbulenzbeeinflussung in der Rohrströmung: Theorie/Simulation
Antragsteller
Professor Dr. Marc Avila Canellas; Professor Dr. Bruno Eckhardt (†)
Fachliche Zuordnung
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung von 2009 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 90888150
Anders als in vielen anderen Strömungen tritt bei der druckgetriebenen Strömung durch ein zylindrisches Rohr Turbulenz auf, ohne dass das parabolische, laminare Profil linear instabil wird. Zudem füllt der turbulente Zustand bei kleinen Reynoldszahlen das Volumen nicht aus sondern tritt in der Form von lokalisierten turbulenten Strukturen, sogenannten Puffs, auf. In den letzten Jahren sind wesentliche Fortschritte beim Verständnis des Turbulenzübergangs erzielt worden. Ein wichtiger Beitrag war die Entdeckung dreidimensionaler kohärenter Strukturen, die als laufende Wellen exakte Lösungen der Navier- Stokes Gleichung sind und Eigenschaften der turbulenten Rohrströmung erfassen. Ein weiterer Beitrag war die Entdeckung, dass Puffs transient sind und die Zerfallscharakteristiken denen eines chaotischen Repellors entsprechen. In der ersten Phase des Projektes haben wir die Bifurkationen der kohärenten Strukturen und die Wege zur Entwicklung chaotischen Verhaltens beschrieben. Weiter haben wir den kritischen Punkt identifiziert, der über die räumliche Ausbreitung der Turbulenz zu einem dauerhaft turbulenten Zustand führt. In der zweiten Phase des Projektes liegt der Fokus bei den globalen Bifurkationen die zum Entstehen des Repellors führen, der weiteren Charakterisierung des Verhaltens in der Umgebung des kritischen Punktes, der Entwicklung von Kontrollverfahren, mit denen laufende Wellen numerisch und experimentell stabilisiert werden können und bei der Entwicklung reduzierter Modelle. Auch in dieser zweiten Phase werden wir eng mit den Experimenten in Erlangen, Göttingen und Delft zusammenarbeiten.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
