Entstehung schwacher Turbulenz in einer Taylor-Couette Strömung mit stark eingeschränkter Multiplizität der zu Grunde liegenden stationären Lösungen

• Applicant: Professor Dr. Gerd Pfister
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2007 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 39953178

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

In diesem experimentellen Forschungsprojekt wurden die nichtlinearen Mechanismen, die den Verlust der räumlichen Korrelation einer schwach turbulenten Strömung zugrunde liegen, untersucht. Der besondere Aspekt dieser Studien ist die vergleichsweise geringe Multiplizität an stationären axialsymmetrischen Lösungen beim Einsatz von schwacher Turbulenz bzw. raumzeitlichem Chaos. Auf der Grundlage der Verzweigungsstruktur der stationären Lösungen zielte die Untersuchung zunächst auf die Untersuchung der oszillatorischen Ströungszustände ab. Simulationsergebnisse auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung erwiesen sich bei der Klärung dieser Phänomene als ausgesprochen hilfreiches Instrument. Im quantitativen Vergleich zwischen Experiment und numerischer Simulation war es das Ziel dieses Projektes, den Zusammenhang zwischen raum-zeitlichem Chaos und den vorliegenden Verzweigungen dieses nichtlinearen Systems besser zu verstehen, was insbesondere bei den Publikationen sehr gut gelungen ist. Im Zuge dieses Projektes konnte die apparative Ausstattung meines Labors weiter verbessert werden.

Publications

• Defect propagation in Spiral Poiseuille flow, 15th Couette-Taylor Workshop (2007), Le Havre (Frankreich)
  Heise, M. ; Abshagen, J. ; Pfister, G.
  
• Boundary induced Spirals in counter-rotating Taylor-Couette flow, 72. Jahrestagung der DPG (2008), Berlin
  Hochstrate, K.; Heise, M. ; Abshagen, J. ; Pfister, G.
  
• Complexity in small aspect ratio Taylor-Couette flow, 72. Jahrestagung der DPG (2008), Berlin
  Staack, O. ; Heise, M. ; Abshagen, J. ; Pfister, G.
  
• Direction reversion of a rotating wave in Taylor-Couette flow. In: Journal of Fluid Mechanics 607 (2008) S. 199-208
  Abshagen, J. ; Heise, M. ; Pfister, G. ; Hoffmann, Ch.
  
• Instability mechanisms in closed and open Taylor-Couette flow, Gastvortrag (2008), Saarbrücken
  Heise, M. ; Abshagen, J. ; Pfister, G.
  
• Lokalisierungen und Defekte in einer Spiral-Wirbelströmung. Dissertation an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel (2008)
  Heise, M.
  
• Nonlinear defects separating spiral waves in Taylor-Couette flow. In: Physical Review E 80 (2008), Nr. 066308
  Hoffmann, Ch. ; Heise, M. ; Altmeyer, S. ; Abshagen, J. ; Pinter, A. ; Lücke, M ; Pfister, G.
  
• Stabilization of Domain Walls between Traveling Waves by Nonlinear Mode Coupling. In: Physical Review Letters 100 (2008), Nr. 064501
  Heise, M. ; Hoffmann, Ch. ; Abshagen, J. ; Pinter, A. ; Pfister, G. ; Lücke, M.
  
• Spirals vortices in Taylor-Couette flow with rotating endwalls. In: Physical Review E 80 (2009), Nr. 045301(R)
  Heise, M. ; Hochstrate, K. ; Abshagen, J. ; Pfister, G. ; Hoffmann, Ch.